[发明专利]一种鲁棒的组合域彩色图像零水印嵌入和提取方法

权利要求书

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W₁；

对置乱后的水印图像W₁进行混沌加密，得到加密后的水印图像W₂；

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W₂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H₁、H₂、H₃和H₄；

U是亮度分量Y的第1行向量，V₁是亮度分量Y^’的第N行向量左右翻转后得到的向量，V₂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，V₃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N₁×N₁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。