[发明专利]相息图及菲涅耳域复用的多重复杂三维场景加解密方法

说明书

本发明公开基于相息图及菲涅耳域复用的多重复杂三维场景加解密方法，从彩色图像及深度图表征的复杂三维场景出发，利用计算全息的编码方法产生可用于真三维重建的计算相息图，相息图表现为随机信号特征；然后对记录了单个复杂三维场景的相息图再用菲涅耳域距离复用的方法叠加生成包含多个三维场景的菲涅耳衍射分布，最后利用包含多个三维场景的衍射信号及干扰抑制信号用相位模板分解的方法得到加密及解密相位模板。为了抑制重建三维场景中的散斑噪声，复用信号中包含了来自同一三维场景的多幅相息图，在解密阶段对来自同一三维场景的不同相息图所重建的物光波信号强度求平均以提高重建质量。本发明在加密相位模板在遭受较大面积剪切或叠加一定强度高斯噪声情况下，仍可重建三维场景，具有良好的安全性和稳健性。

技术领域

本发明涉及三维场景加密技术，尤其涉及基于相息图及菲涅耳域复用的多重复杂三维场景加解密方法。

背景技术

三维视觉能够提供自然场景的深度信息，可带给观看者深度感和沉浸感，在机器视觉、 3D电视、3D电影、3D通话，3D地图、3D游戏、航空测绘、导航、远程医疗等领域有着广阔的发展空间。立体摄影和全息照相是三维场景的两种主要记录手段。立体摄影基于视差原理利用成像设备获取三维场景的双目立体图像，通过双目立体图像的处理可获得反映三维场景景深变化的深度图。立体效果的观看一般需要配戴眼镜、头盔等辅助设备，并且易产生视觉疲劳、观看角度有限；全息照相用全息图记录物光与参考光形成的干涉条纹，在一定条件下照明全息图可再现物光波。三维立体效果可以用裸眼直接观看，观看角度自由，是一种理想的真三维显示方式。计算机及数字成像技术的进步，用光电传感器件(CCD或CMOS)记录全息图的数字全息获得广泛应用，数字全息中全息图表现为记录了物光波振幅和相位全部信息的数字图像，通过对全息图的衍射数值计算可重建原始物光场，物体重建像可以在计算机屏幕上显示。在数字全息三维显示中，数字全息图是三维场景的重要承载媒介。计算机及互联网技术的飞速发展使数字作品的传输更加便捷，需要解决承载三维场景的数字载体的安全保护问题，而在多用户认证、内容分发、提高秘密信息传输效率等领域还需要解决多重复杂三维场景安全性问题。但受限于CCD面阵尺寸及分辨率的制约，数字全息术中所记录的三维物体大小和复杂度有限，并且需要激光作光源，拍摄条件要求高。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供基于相息图及菲涅耳域复用的多重复杂三维场景加解密方法，用于提升包含复杂三维场景的数字载体的安全性。

本发明采用的技术方案是：

基于相息图及菲涅耳域复用的多重复杂三维场景加解密方法，其包括加密步骤和解密步骤两部分，

加密步骤包括以下步骤：

S1，采用计算全息的编码方法将彩色图像与深度图综合为一幅相息图；

S2，结合深度图及深度图的直方图分布特性根据深度阈值将彩色图像分割为多个层面，并确定相息图平面与各层面之间的菲涅耳衍射距离；并基于菲涅耳衍射距离获取其对应的二次相位因子，

S3，相息图平面与各层面之间利用一对多平面的相位恢复算法计算获得同一三维场景的多幅相息图；

S4，针对各个不同三维场景分别获取其对应的多幅相息图；

S5，利用菲涅耳域距离复用方法将所有三维场景叠加得到复用信号，

S6，将复用信号分解出第一相位模板和第二相位模板，其中第一相位模板作为加密相位模板，

S7，第二相位模板减去每个三维场景的每幅相息图的干扰信号获得每个三维场景的每幅幅相息图的解密复信号，每个解密复信号分别分解出第三相位模板和第四相位模板；

S8，选用每个三维场景的第一幅相息图对应的第三相位模板和第四相位模板作为基准相位，