[发明专利]一种任意压缩率的加密图像有损压缩与重构系统及方法

权利要求书

1.一种任意压缩率的加密图像有损压缩与重构系统，其特征在于，包括加密模块、压缩模块和解密重构模块；

原始图像输入至加密模块，加密模块对原始图像进行加密操作，获得加密图像，发送至压缩模块；压缩模块对加密图像进行联合压缩操作，获得压缩加密图像，发送至解密重构模块；解密重构模块对压缩加密图像依次进行解密还原、浅层特征提取、深层特征提取、信息补充和下采样约束操作，获得最终重构图像；

所述压缩模块对加密图像进行的联合压缩操作包括均匀下采样和随机下采样；根据压缩率的数值不同，联合压缩操作时的下采样方法不同，具体为：

将压缩率记为R，0＜R≤1；

一、当R＜0.5时：

计算阈值式中ceil(·)表示向上取整函数；

设s_x和s_y分别表示横向采样因子和纵向采样因子，s_x，s_y∈N，N表示自然数；寻找最优横向采样因子s′_x和最优纵向采样因子s′_y：

1)将纵向采样因子s_y的初始值设置为2；

2)计算符合且s_x∈[s_y，T]的横向采样因子的最小值min s_x；

3)比较s_y和T的大小，当s_y≤T时，令s_y＝s_y+1，重复步骤2)；当s_y＞T时，将此时的s_y作为最优纵向采样因子s′_y，将上一次迭代计算的min s_x作为最优横向采样因子s′_x；

利用最优横向采样因子s′_x和最优纵向采样因子s′_y对加密图像I_enc进行均匀下采样；

对均匀下采样后的加密图像进行随机下采样，获得压缩加密图像I_endw；随机下采样的像素点个数为n，像素点位置通过密钥K_r来生成，其中：

式中，round(·)表示四舍五入函数，H表示原始图像的高度，W表示原始图像的宽度；

二、当R＝0.5时，对加密图像I_enc上的像素点利用均匀下采样进行交替采样，获得压缩加密图像I_endw；

三、当R＞0.5时，计算R′＝1-R，利用与方法一相同的方法，将R′作为压缩率，计算出像素点进行下采样的采样位置，之后将采样位置和非采样互换，获得压缩加密图像I_endw。

2.根据权利要求1所述的任意压缩率的加密图像有损压缩与重构系统，其特征在于，所述系统还包括密钥生成模块；

所述密钥生成模块用于生成密钥，将密钥输入加密模块，加密模块根据密钥对原始图像进行加密操作；并且，密钥通过安全信道传输至解密重构模块，解密重构模块根据密钥对压缩加密图像进行解密还原操作。

3.根据权利要求2所述的任意压缩率的加密图像有损压缩与重构系统，其特征在于，加密模块根据密钥对原始图像进行加密操作的具体方法为：

式中，I_enc表示加密图像，I_or表示原始图像，(x，y)表示图像上像素点的坐标，c表示图像的通道数，c∈{R，G，B}；K(i)表示密钥中的第i位，K(i)∈[0，255]。