一种鲁棒的组合域彩色图像零水印嵌入和提取方法

1.一种鲁棒的组合域彩色图像零水印嵌入和提取方法，其特征在于，包括：在原始彩色图像中嵌入零水印和对待认证合法性的数字彩色图像进行零水印提取；所述在原始彩色图像中嵌入零水印，包括：对原始二值水印图像 W 进行Arnold置乱，得到置乱后的水印图像 W 1 ；对置乱后的水印图像 W 1 进行混沌加密，得到加密后的水印图像 W 2 ；将原始彩色图像 I 由RGB空间转换到YIQ颜色空间，并提取对应的亮度分量 Y ，接着对亮度分量 Y 进行 k 层二维平稳小波变换，获得变换后的低频子图 Y L ；由低频子图 Y L 构造鲁棒的二值特征矩阵 Q ；对二值特征矩阵 Q 进行置乱，获得置乱后的过渡二值矩阵 P ；将加密后的水印图像 W 2 和过渡二值矩阵 P 进行异或操作，得到最终的认证零水印图像 W F ，将 W F 保存到注册机构的版权鉴别数据库中，并将零水印嵌入过程中的密钥和原始彩色图像 I 同时进行保存；所述对待认证合法性的数字彩色图像进行零水印提取，包括：对待认证的彩色图像 I ’ 进行旋转攻击检测，所述旋转攻击检测包括：旋转攻击判决和旋转校正，得到校正后待认证彩色图像 ，如果 I ’ 未经历过旋转攻击，则将直接视为 ；将校正后待认证彩色图像在YIQ颜色空间下的亮度分量 进行 k 层二维平稳小波变换，得到变换后的低频子图 ；由低频子图 构造鲁棒的二值特征矩阵 ；对二值特征矩阵 进行置乱，获得置乱后的过渡二值矩阵 ；利用过渡二值矩阵 和保存在注册机构版权鉴别数据库中的认证零水印 W F 以及密钥来提取出水印图像 ，最后根据显示的内容信息来鉴别待认证的彩色图像 I ’ 的版权归属；所述由低频子图 Y L 构造鲁棒的二值特征矩阵 Q ，包括：对低频子图 Y L 进行非重叠分块，每个图像块被记作 A i,j ，计算每个图像块 A i,j 的方差，并对其按照降序进行排列，根据原始二值水印图像 W 的大小，从排列后的图像块中选择出一定数量方差较大的图像块 ，并记录所述图像块在低频子图 Y L 中所在的位置 J ，对位置 J 上的所有图像块 进行全相位离散余弦双正交变换，获得变换后的系数子块 ，并利用每个系数子块 中(1,2)位置上系数的符号极性构造原始彩色图像的鲁棒特征 Q ， 所述利用每个系数子块 中(1,2)位置上系数的符号极性构造原始彩色图像的鲁棒特征 Q， 利用如下公式实现 ： ，其中， sign ( )为符号函数， floor ( )为向下取整函数， 为变换后的系数子块；所述对待认证的彩色图像 I ’ 进行旋转攻击检测，得到校正后待认证彩色图像 包括：获取原始彩色图像 I 和待认证彩色图像 I ’ 在YIQ颜色空间下的亮度分量 Y 和 Y ’ ，在亮度分量 Y ’ 的4个顶角处分别取出4个 r × r 大小的图像小块，记作 H 1 、 H 2 、 H 3 和 H 4 ；U 是亮度分量 Y 的第1行向量， V 1 是亮度分量 Y ’ 的第 N 行向量左右翻转后得到的向量， V 2 是由亮度分量 Y ’ 的第1列向量转置后再左右翻转后得到的向量， V 3 是由亮度分量 Y ’ 的第 N 列向量转置后得到的向量，所述 N 为原始彩色图像的宽度或高度；根据如下方式判决彩色图像 I ’ 是否已经历旋转攻击； ,其中， O 为 r × r 大小的零矩阵；如果判断结果为 I ’ 没有经历过旋转攻击，则直接将待认证的彩色图像 I ’ 视为 ，用于构造鲁棒的二值特征矩阵 ，否则将大小为 N × N 原始彩色图像的亮度分量 Y 和待认证彩色图像的亮度分量进行相同比例的尺寸缩小，生成大小为 N 1 × N 1 图像 E 和 E ’ ；将 E 在1~360°范围内依次进行角度数值为F的旋转， F=20,40,60，…，360，然后分别计算每一次旋转后的 E 与 E ’ 之间的峰值信噪比PSNR值，获得一个最大的PSNR值记为PSNR_1，并将与其对应的角度数值记为B1，PSNR的计算表达式如下： ；将 E 依次进行角度数值为B1±e的旋转，e=0，1,2,3…，10，然后分别计算每一次旋转后的 E 与 E ’ 之间的PSNR值，再次获得一个最大的PSNR值记为PSNR_2，并将与其对应的角度数值记为B2；将与PSNR_2对应的B2即视为待认证彩色图像 I ’ 的旋转角度数值，按照B2对进行逆旋转，完成对 I ’ 的旋转角度校正并得到校正后图像。 2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对置乱后的水印图像 W 1 进行混沌加密，得到加密后的水印图像 W 2 包括：采用2D Logistic-adjusted-Sine map（2D-LASM）混沌映射生成两个一维随机序列 X 1 和 Y 1 ，任意选择出一个序列 X 1 ，将 X 1 二值化后转化为一幅二维的二值随机图像 Z 1 ，将 Z 1 和所述置乱水印图像 W 1 进行异或操作，实现对置乱水印 W 1 的加密，加密后的水印图像被记作 W 2 ；所述2D Logistic-adjusted-Sine map（2D-LASM）采用如下方式实现： ,其中， 为控制参数， 和序列初值 x 0 、 y 0 作为密钥使用。 3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对二值特征矩阵 Q 进行置乱，获得置乱后的过渡二值矩阵 P ，包括：对采用2D Logistic-adjusted-Sine map（2D-LASM）混沌映射生成的另一个随机序列 Y 1 进行排序[ Y 2 , S ] = sort ( Y 1 ) ,获得排序后的序列 Y 2 以及其位置索引向量 S, 利用 S 对鲁棒特征 Q 进行置乱，获得置乱后的过渡二值矩阵 P 。 4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述的零水印嵌入过程中的相关密钥包括：将对原始二值图像水印信息进行Arnold置乱时的置乱次数作为密钥Key1；将采用2D-LASM生成随机序列时使用的参数作为密钥Key2；将由低频子图 Y L 构造鲁棒的二值特征矩阵 Q 的方法中涉及的特征图像子块位置选择模板 J 作为密钥Key3。 5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述由低频子图 构造鲁棒的二值特征矩阵 包括：对得到的低频子图 进行非重叠分块，每个图像块被记作 ，根据密钥Key3，从所有图像块 中选择出 M × M 个图像块 ，并对每个 进行全相位离散余弦双正交变换，获得变换后的系数子块 ，利用每个系数子块 中(1,2)位置上系数的符号极性和下述方式构造待认证彩色图像的鲁棒特征 ， 。 6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述对二值特征矩阵 进行置乱，获得置乱后的过渡二值矩阵 ，包括：利用密钥Key2使用2D-LASM系统获取随机序列 Y 1 ，对二值特征矩阵 进行置乱，对所述随机序列 Y 1 进行排序，[ Y 2 , S ] = sort ( Y 1 ) ,获得排序后的序列 Y 2 以及其位置索引向量 S, 利用 S 对构造的鲁棒特征 进行置乱，获得置乱后的过渡二值矩阵 。 7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述利用过渡二值矩阵 和保存在注册机构版权鉴别数据库中的认证零水印 W F 以及相关密钥来提取最终水印图像 ，从而来鉴别待认证的彩色图像的版权归属，包括：利用密钥Key2使用2D-LASM系统产生二值随机图像 Z 1 ，将二值过渡矩阵 先后与保存在注册机构版权鉴别数据库中的认证零水印 W F 和二值随机图像 Z 1 进行异或操作，生成一幅新的二值图像，并利用密钥Key1对新生成的二值图像进行周期为 T 的Arnold反置乱，得到提取出来的水印图像 ，最后根据 的显示的内容信息来鉴别待认证图像的版权， 。