基于单光谱集成成像的3D彩色图像加密技术研究

With the rapid development of the information technology, from the information security perspective, the technology of image encryption contains great potential values in applications. This research centers on the key scientific problems of the 3D color image encryption methods. The goals of this research aim to resolve the problems of the low image resolution and the low security existing in the traditional 3D color image encryption methods. The research contents are organized as follows: In this research, in order to remove the crosstalk from Bayer color filter array and realize the capture of high-resolution elemental image array, we will study the principle of the monospectral acquisition and establish the optimization model of the monospectral camera array. A high-dimensional cellular automata (CA) coding model will be established by researching the evolution principle of CA, aiming for improving the high security of the image encryption algorithm. We will explore the intrinsic link between the different monospectral elemental images and study the mechanism of generation and reconstruction of the elemental image array, by utilizing the super-resolution reconstruction algorithm and the iterative optimization method to improve the resolution of 3D scene. In the research, a 3D color image encryption technology with the properties of high security and high resolution will be implemented, aiming at providing the theoretical reference and experiences for the secure internet transmission of the 3D image in the fields of future 3D multimedia, telemedicine and distance network education.

随着信息技术的飞速发展，从信息安全角度考虑，图像加密技术蕴藏着巨大的潜在应用价值。本项目主要围绕3D彩色图像加密技术中需要解决的一些关键科学问题展开，目标在于解决在传统3D彩色图像加密算法中存在的图像分辨率差、安全性低等方面的不足,具体包括：通过研究彩色图像单光谱信息的获取原理，构建单光谱相机阵列优化模型，用以消除传统相机阵列中拜耳色彩滤波阵列所带来的多光谱颜色串扰，实现高分辨率元素图像阵列的获取；研究细胞自动机演化原理，建立高维细胞自动机编码模型，提高图像加密算法的安全性；探究不同光谱元素图像的内在关系，研究元素图像阵列生成与再现机理，利用超分辨率重建算法，利用迭代优化方法，提高再现3D场景分辨率。最终实现具有高分辨率与高安全性的3D彩色图像加密技术，旨在为将来3D多媒体、远程医疗、远程网络教育等领域3D图像信息的安全网络传输提供理论参考和与经验积累。

本项目主要解决在传统3D彩色图像加密算法中存在的图像分辨率差、安全性低等方面的不足,主要研究内容具体包括：通过研究彩色图像单光谱信息的获取原理，构建单光谱相机阵列优化模型，用以消除传统相机阵列中拜耳色彩滤波阵列所带来的多光谱颜色串扰，实现高分辨率元素图像阵列的获取；研究细胞自动机演化原理，建立高维细胞自动机编码模型，提高图像加密算法的安全性；探究不同光谱元素图像的内在关系，研究元素图像阵列生成与再现机理，利用超分辨率重建算法，利用迭代优化方法，提高再现3D场景分辨率。利用该项目研究内容发表国际高水平文章10篇，其中包括ESI高被引文章2篇，申请国家发明专利1项。该项目的研究方法为将来3D多媒体、远程医疗、远程网络教育等领域3D图像信息的安全网络传输提供理论参考。