(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211044227.7 (22)申请日 2022.08.30 (71)申请人 四川大学 地址 610065 四川省成 都市武侯区一环路 南一段24号 (72)发明人 李小伟　任芷晴　李颖　 (51)Int.Cl. G06F 21/60(2013.01) G06N 3/04(2006.01) G06N 3/08(2006.01) G06T 17/00(2006.01) (54)发明名称 一种基于单目深度渲染的3D加密方法 (57)摘要 本发明提出一种基于单目深度渲染的3D加 密方法， 所述方法借助卷积残差网络的深度估计 算法从单个RGB图像中获得与之对应的深度图， 并对单个RGB图像进行加密， 其中对深度图的较 高的位平 面进行预处理， 将预处理后的深度映射 作为可逆状态环的初始状态； 之后利用成像映射 步骤， 结合RGB图像的颜色数据和与RGB图像对应 的深度图， 从单个解密后的RGB图像中生成微图 像阵列， 将生 成的微图像阵列显示在3D显示装置 中， 重建出3D场景。 权利要求书2页 说明书6页 附图2页 CN 115438357 A 2022.12.06 CN 115438357 A 1.一种基于单目深度渲染的3D加密方法， 其特征在于， 所述方法借助卷积残差网络的 深度估计算法从单个RGB图像中获得与之对应的深度图， 并对单个RGB图像进行加密， 其中 对深度图的较高的位平面进行预处理， 将预处理后的深度映射作为可逆状态环的初始状 态； 之后利用成像映射步骤， 结合 RGB图像的颜色数据和与RGB图像对应的深度图， 从单个解 密后的RGB图像中生 成微图像阵列， 将生 成的微图像阵列显示在3D显示装置中， 重 建出3D场 景； 所述方法包括以下四个步骤， 第一步， 基于单目深度预测网络获得单张RGB图像的深度 图D； 第二步， 对获得的原始深度图像D的高q位平 面进行像素置乱， 得到置乱深度图像D`； 第 三步， 利用可逆状态环对单张RGB图像加密和解密； 第四步， 计算从图像到微图像阵列坐标 的像素映射， 生成满足显示端参数要求的微图像阵列。 2.根据权利要求1所述的一种基于单目深度渲染的3D加密方法， 其特征在于， 所述第一 步， 基于单目深度预测网络获得单张RGB图像的深度图步骤中， 所设计的学习模 型采用基于 ResNet‑50的一系列卷积和汇聚层从输入图像中提取特征映射， 逐渐降低输入图像的分辨 率； 输入图像的大小为M ×N， 通过一系 列新颖的上投影块作为上采样重新块来学习其扩展， 以改进典型的全连接层： 上投影块， 它由一个上池化层和一个H ×H卷积层组成， 上池化层的 目的是执行池化层的反向操作， 提高特征映射的空间分辨率， 通过简单地将特征映射的每 个条目映射到2 ×2(零)内核的左 上角执行上池化层， 这将使特征映射的宽度和高度增加2 倍； 此外， 每一个上池化层后面 都有一个H ×H的卷积和一个校正的线性(ReLU)非线性， 构 造 卷积神经网络的损失函数， 是使用单目RGB图像和其对应真实深度图像y作为卷积神经网络 的输入， 其中单目原始图像用于生成包含深度预测值的深度预测图像y`， 真实深度图像用 于计算损失函数， 使用反向Hub er作为损失函数B， 将原始的单张RGB图像I输入上述的单 目 深度预测网络， 获得深度预测图像D。 3.根据权利要求1所述的一种基于单目深度渲染的3D加密方法， 其特征在于， 所述第二 步， 对获得的原始深度图像D的高q位平面进行像素置乱， 得到置乱深度图像D`步骤中， 深度 图像D的像素值是0～255 之间的整数， 首先对深度图进行位平 面分解， 得到8个位平 面， 利用 Arnold映射置乱深度图像的高q位平 面， 再将高q位平 面和低8‑q位平面组合， 得到置乱的深 度图像D`。 4.根据权利要求1所述的一种基于单目深度渲染的3D加密方法， 其特征在于， 所述第三 步， 利用可逆状态环对 单张RGB图像加密和解密步骤中， 根据可逆状态环特性T(由规则Rule 决定)， 进一步对原始图像I的R、 G和B平 面的像素值进行加密， 用伪随机序列生 成器生成M× N大小的随机整 数矩阵K， K代表图像对应像素的加密次数， 之后用第二步得到的置乱的深度 图像D`作为内部密钥， 充当可逆状态环的起始状态S； 在扩散阶段对彩色图像的每个像素 pixel(m,n)连续执行k(m,n)轮异或运算， 从预处理深度图像中相应像素的s(m,n)开始， 迭 代得到扩散图像； 接着， 通过使用Ar nold置乱来改变像素列和行的位置获得加密图像I`， 解 密的步骤与加密步骤正好相反， 通过在可逆状态回路中剩余的p ‑k(m， n)个状态继续对扩散 图像进行异或运 算， 可以得到原 始图像I`。 5.根据权利要求1所述的一种基于单目深度渲染的3D加密方法， 其特征在于， 所述第四 步， 计算从 图像到微图像阵列坐标的像素映射， 生成满足显示端参数要求的微图像阵列步 骤中， 计算虚拟微透镜阵列中每个微透镜的中心坐标； 然后， 假设3D物体由一系列点组成， 那么RGB图像上每个像素(x,y)位于沿着深度方向排列的不同深度平面上； 最后， 根据基本权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115438357 A 2透镜从对象像素到基本图像平面的像素映射的几何结构， 计算相应光线穿过微透镜中心到 达每个元素图像中的位置(u,v)， 就实现了微单 元图像阵列的计算 生成。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115438357 A 3