1.一种基于互补特征的鲁棒零水印方法,其特征在于,基于离散傅里叶变换(Discrete Fourier transform,DFT)和分数阶圆谐‑傅里叶矩(Fractional‑order radial harmonic Fourier moments,FrRHFMs)构造双倍图像零水印,对于极坐标图像f(r,θ),0≤r≤1,0≤θ≤2π的阶数为n(n≥0)重复度为m(|m|≥0)的FrRHFMs定义为:其中,j为虚数单位,Rn(r)为FrRHFMs的径向基函数,且其中t为分数阶参数,为大于0的实数;
零水印算法包括以下步骤:
a.Logo图像的混沌加密;
b.零水印构造;
c.零水印验证;
在所述步骤b中,包括以下分步骤:
b‑1.特征序列构造,分别使用原始图像O的DFT幅值和FrRHFMs幅值构造两个特征序列,b‑1‑1.DFT特征序列构造,对原始图像O进行DFT变换,得到频域系数F={f(u,v),0≤u,v<N},使用密钥K2在F中随机选取P×Q个低频系数,并计算其幅值得到DFT特征序列ADFT={aDFT(i),0≤i<P×Q},b‑1‑2.FrRHFMs特征序列构造,计算原始图像O最大矩阶数为nmax的FrRHFMs,得到(nmax+
1)(2nmax+1)个矩值,将上述(nmax+1)(2nmax+1)个矩值通过多次复制得到P×Q个矩值,并计算其幅值得到FrRHFMs特征序列AFrM={aFrM(i),0≤i<P×Q};
b‑2.特征序列二值化,将DFT特征序列ADFT和FrRHFMs特征序列AFrM进行二值化,得到二值化特征序列BDFT={bDFT(i),0≤i<P×Q}和BFrM={bFrM(i),0≤i<P×Q}:其中TDFT是特征序列ADFT的二值化阈值,TFrM是特征序列AFrM的二值化阈值,分别使用大津法(Otsu’s method)确定;
b‑3.二值特征图像的构造,将二值化特征序列BDFT和BFrM升维至P行Q列的二值特征图像FDFT={fDFT(i,j),0≤i<P,0≤j<Q}和FFrM={fFrM(i,j),0≤i<P,0≤j<Q};
b‑4.零水印图像的生成,对加密Logo图像Lc与二值特征图像FDFT和FFrM进行异或运算,得到零水印图像WDFT={wDFT(i,j),0≤i<P,0≤j<Q}和WFrM={wFrM(i,j),0≤i<P,0≤j<Q}:WDFT=XOR(Lc,FDFT) (5)WFrM=XOR(Lc,FFrM) (6)b‑5.零水印图像的加密,分别使用密钥为K3和K4的2D‑LSCM混沌映射对两幅零水印图像WDFT和WFrM进行混沌加密,得到加密的零水印图像 和b‑6.版权信息发送至版权认证机构,使用Hash函数计算加密零水印图像 和 以及密钥K1,K2,K3,K4等信息的摘要HS,将HS发送至版权认证机构,对其加盖一个数字时间戳,得到HSTS作为版权认证的唯一凭证;
所述步骤c中,用于检测待验证图像I′={f′(x,y),0≤x<M,0≤y<N}的Logo信息,从而确定I′的版权归属,具体过程如下:c‑1.版权信息验证及待验证图像预处理,首先验证HS并检查零水印图像 和 以及密钥K1,K2,K3,K4等信息的有效性,若成功则算法继续,若失败则算法停止;
c‑2.待验证图像预处理,将大小为M×N的长方形图像I′预处理为大小为(M+N)/2×(M+* *
N)/2的正方形图像I={f(x,y),0≤x,y<(M+N)/2};
*
c‑3.特征序列构造,分别使用图像I的DFT幅值和FrRHFMs幅值构造两个特征序列,* * *
c‑3‑1.DFT特征序列构造,对图像I 进行DFT变换,得到频域系数F={f (u,v),0≤u,v*
<(M+N)/2},使用密钥K2在F中随机选取P×Q个低频系数,并计算其幅值得到DFT特征序列*
c‑3‑2.FrRHFMs特征序列构造,计算图像I最大矩阶数为nmax的FrRHFMs,得到(nmax+1)(2nmax+1)个矩值,将上述(nmax+1)(2nmax+1)个矩值通过多次复制得到P×Q个矩值,并计算其幅值得到FrRHFMs特征序列
c‑4.特征序列二值化,将DFT特征序列 和FrRHFMs特征序列 进行二值化,得到二值化特征序列 和
其中 是特征序列 的二值化阈值, 是特征序列 的二值化阈值,分别使用大津法(Otsu’s method)确定;
c‑5.二值特征图像的构造,将二值化特征序列 和 升维至P行Q列的二值特征图像 和
c‑6.零水印图像解密,分别使用密钥为K3和K4的2D‑LSCM混沌映射分别对两幅零水印图像 和 进行混沌解密,得到解密的零水印图像 和c‑7.Logo图像的提取,将零水印图像 和 分别与二值特征图像 和 进行异或运算,得到加密Logo图像 和c‑8.Logo图像解密,使用密钥为K1的2D‑LSCM混沌映射对 和 进行混沌解密,得到解密的Logo图像 和
c‑9.通过分别计算 和 与原始Logo图像L的误码率(bit error ratio,BER)BERDFT和BERFrM,并使用BERDFT和BERFrM的最小值BERmin代表整个算法的BER值:BERmin=min(BERDFT,BERFrM),即可对待验证图像进行验证,BER公式如下:
其中,E为错误检测Logo信息的比特数,P×Q为Logo图像的总比特数,BER的值介于0到1之间,值越小,算法的鲁棒性越好。
2.根据权利要求1所述的一种基于互补特征的鲁棒零水印方法,其特征在于,所述的步骤a中使用2D‑LSCM(2D Logistic‑Sine‑coupling map)对Logo图像进行混沌加密,2D‑LSCM的定义如下:
其中,x和y为混沌序列,α是混沌系统的控制参数,当α∈(0,1)时,系统进入混沌状态,当α∈(0,0.34)∪(0.67,1)时,系统进入超混沌状态,使用2D‑LSCM对Logo图像加密的具体过程为:a‑1.使用密钥K1作为2D‑LSCM混沌映射的初值得到长度为P×Q的混沌序列;
a‑2.将生成的混沌序列二值化,对比该序列中每个系数与平均值的大小,如果系数的值大于等于平均值,则记作1,否则记作0;
a‑3.将二值化的混沌序列升维为P行Q列的二维二值混沌矩阵H,然后将H与Logo图像L进行异或运算得到加密Logo图像Lc={lc(i,j),0≤i<P,0≤j<Q},Lc=XOR(L,H) (13)