[发明专利]一种基于二维码的集成成像三维信息加密方法

说明书

本发明提出一种基于二维码的集成成像三维信息加密方法，该方法包括三维数据的获取、二维码的生成和二维码的加密三个过程，该方法采用相机阵列获取场景的三维数据，生成微图像阵列，通过二维码技术将微图像阵列以链接的形式存储在二维码中，利用最长细胞自动机对二维码进行像素置乱，再利用斐波那契数列进行加密，有效提升了加密速度，生成的密文图像具有较强的抗干扰和抗攻击能力。

一、技术领域

本发明涉及信息安全领域，更具体地说，特别涉及一种基于二维码的集成成像三维信息加密方法。

二、背景技术

集成成像是一种能够提供全色彩以及准连续视差信息的真三维显示技术，且无需佩戴眼镜或头盔等辅助设备，是受到广泛关注的真三维显示技术之一。随着科学技术的发展，三维信息在互联网教育和军事通讯等领域的安全传输愈发引起了关注，为了保护授权用户的隐私，保证合法的数据访问，集成成像三维信息安全成为信息存储和传输中一个亟待解决的重要问题。加密技术是保证信息安全的一种手段，基于细胞自动机的图像加密方法由于具有并行计算能力和较高的安全性而被广泛应用。最长细胞自动机得到的伪随机数在图像加密中起着非常重要的作用，但是由于三维彩色图像受限于尺寸大、冗余度高(数据量过于庞大)等，在加密过程中会降低加密的运算速度。

三、发明内容

本发明提出一种基于二维码的集成成像三维信息加密方法，所述方法采用相机阵列获取场景的三维数据，生成微图像阵列，通过二维码技术将微图像阵列以链接的形式存储在二维码中，再利用最长细胞自动机系统对二维码进行像素置乱，最后利用斐波那契数列进行加密，获得密文图像。得到的密文图像具有较强的抗干扰和抗攻击能力，因此能够实现集成成像三维信息的高效快速加密。所述方法包括三维数据的获取、二维码的生成和二维码的加密三个过程。具体流程如附图1所示。

所述三维数据的获取过程，可采用真实相机阵列对三维场景进行拍摄，也可在计算机图形软件中建立虚拟相机阵列对三维模型进行拍摄，获得三维场景不同角度的视差信息，通过像素交织生成微图像阵列，微图像阵列包含三维场景的水平和垂直视差信息。

所述二维码的生成过程，将微图像阵列分为红(R)、绿(G)和蓝(B)三组单色图像分量，R、G和B三组单色图像分量均包含X×Y个像素，将三组单色图像分量分别生成大小为M×N的二维码图像Q_r、Q_g和Q_b，其中Q_r表示红色分量对应的二维码图像，Q_g表示绿色分量对应的二维码图像，Q_b表示蓝色分量对应的二维码图像。

所述二维码的加密过程，利用最长细胞自动机系统，对二维码图像Q_r、Q_g和Q_b分别进行加密。针对R分量对应的二维码图像Q_r(m,n)，利用具有0和1两个状态的3邻域细胞自动机对其进行加密，3邻域细胞自动机具有个转换规则，在256个转换规则中选择一对具有可逆性的规则r₁和r₂，构造最大长度循环，生成伪随机序列，8个单元格的最大长度混合细胞自动机具有的规则是(f₀,f₁,f₂,f₃,f₄,f₅,f₆,f₇)，其中f₀,f₁,f₂,f₃,f₄,f₅,f₆,f₇是与可逆规则r₁和r₂中任意一个相同的规则。使用伪噪声序列生成与Q_r大小相同的二维最长细胞自动机掩码B(m,n)，将其作为密钥对R分量对应的二维码图像Q_r(m,n)做异或运算，得到R分量对应的二维码密文M_r(m,n)，表示为：