1.基于参考矩阵和LSB替换的水印嵌入和图像自恢复方法，其特征在于，包括如下步骤：

A.实时采集原始图像，采用块划分方法将图像划分为4×2或2×4大小的子块；

B.生成水印的恢复位、标志位和认证位；具体过程为：B1.恢复位的生成过程为：如公式（1），对于每个子块，计算出8个像素px的平均值P，将P转换成8位二进制，作为一个子块的恢复位；

                                  (1)其中，px表示每个子块中第x个像素；

B2.标志位的生成过程为：当嵌入恢复位时，8位二进制恢复位首先被分为两组4位；如公式（2），判断每一组恢复位的十进制r是否大于8，如果r大于8，生成一个标志位f=1，此时选择第二参考矩阵嵌入水印；否则，生成一个标志位f=0，此时选择第一参考矩阵嵌入水印；

                                  (2)B3.认证位的生成过程为：采用SHA‑256算法生成认证位，生成认证位的过程如下：B31.对于已经嵌入恢复位和标志位的子块，最后两对像素对的2位最低有效位被设置为0；

B32.将图像的像素值、子块编号和块索引作为SHA‑256算法的输入，以获得256位的哈希值K；

B33.取哈希值K的前6位作为该子块的认证位；

C.基于参考矩阵和LSB替换将水印嵌入原始图像；

所述参考矩阵包括第一参考矩阵和第二参考矩阵，矩阵大小均为256×256；第一参考矩阵是以任意一点为中心形成的3×3大小的矩阵，包含从0到8的9个数字，对应于二进制数值0000到1000；第二参考矩阵是以任意一点为中心形成的3×3大小的矩阵，包含从7到15的

9个数字，对应于二进制数值0111到1111；在传输过程中，只需要传输其中一个参考矩阵，接收方根据获得的其中一个参考矩阵自动计算出另一个参考矩阵；

步骤C包括基于参考矩阵和LSB的水印嵌入；具体过程为：C1.嵌入水印恢复位和标志位的具体过程为：

C11.基于步骤A中划分的子块，计算每个子块的平均值P作为恢复位，将8位平均值分为两个4位组，并转换为十进制；

C12.使用密钥k对每个主块中的恢复位进行置乱，并将它们嵌入到最远的主块中；

C13.根据参考矩阵嵌入恢复位；具体过程为：C131.步骤A划分子块时会先将原始图像分成4个相同大小的主块，从最远的主块中选择一个4×2或2×4大小的子块，该子块的前两对像素对对应参考矩阵的两组坐标；

C132.判断要嵌入的恢复位组是否大于8，以选择不同的参考矩阵进行嵌入；

如果恢复位组的十进制r小于或等于8，则像素对 (px, px+1)对应到第一参考矩阵中，以 (px, px+1)为中心形成一个3×3大小的矩阵，如果对应点的值是r，像素对不需要改变，否则，在3×3矩阵中找到等于r的值，将(px, px+1)修改为 (px’, px+1’)来嵌入r；同时产生一个标志位0；当r大于8时， (px, px+1)对应到第二参考矩阵中，在以(px, px+1)为中心的3×3矩阵中找到值等于r对应的点(px’, px+1’)，同时产生一个标志位1；

C133.将生成的两个标志位嵌入到子块的第三个像素对的倒数第二最低有效位中；

C2.嵌入水印认证位的具体过程为：

C21.在嵌入恢复位和标志位后，子块中第三和第四个像素对的2位最低有效位被设置为0用来生成认证位；

C22.基于步骤B3，利用图像的像素值、子块编号和块索引生成一个6位的哈希值K；

C23.用生成的哈希值K替换第三个像素对的最低有效位和第四个像素对的2位最低有效位；

D.通过提取水印进行图像的篡改检测和自恢复；具体过程为：D1.基于参考矩阵和LSB进行水印提取，包括提取恢复位、标志位和认证位；

D2.进行篡改检测和定位，篡改检测分为第一阶段、第二阶段；

D3.利用提取的恢复位来恢复被篡改的子块，最后得到恢复的图像。

2.根据权利要求1所述基于参考矩阵和LSB替换的水印嵌入和图像自恢复方法，其特征在于，所述步骤A中，采用块划分方法划分图像的具体过程为：首先将原始图像划分为4×2的子块，计算4×2子块的平均值用来获得垂直恢复的图像；然后，将原始图像划分为2×4大小的子块，计算2×4子块的平均值用来获得水平恢复的图像；最后，比较垂直恢复的图像与水平恢复的图像的PSNR，若垂直恢复的图像的PSNR高于水平恢复的图像，则将原始图像划分为4×2的子块，反之，将原始图像划分为2×4大小的子块。

3.根据权利要求1所述基于参考矩阵和LSB替换的水印嵌入和图像自恢复方法，其特征在于，所述步骤D1的具体过程为：

D11.将接收到的图像按照步骤A划分为大小为4×2或2×4的子块；

D12.根据提出的参考矩阵，从子块的前两个像素对中提取恢复位；具体过程为：D121.从子块中第三个像素对中提取标志位；

D122.根据标志位，确定分别嵌入前两个像素对的4位恢复位的十进制值是否大于8；

D123.如果提取的标志位为0，说明嵌入的信息小于8，第一参考矩阵中的点 (px’, px+1’)所对应的值就是嵌入的信息；否则，标志位为1，说明嵌入的信息大于8，第二参考矩阵中的点 (px’, px+1’)所对应的值就是嵌入的信息；

D13.从子块中第三和第四个像素对的2位最低有效位中提取认证位。

4.根据权利要求3所述基于参考矩阵和LSB替换的水印嵌入和图像自恢复方法，其特征在于，所述步骤D2的具体过程为：

D21.根据步骤B中恢复位、认证位的生成过程，基于得到的子块重新计算恢复位和认证位；

D22.篡改检测第一阶段将提取的认证位与重新计算的认证位进行对比，如果提取的认证位与重新计算的认证位相同，则认为该子块未被篡改；否则，则认为该子块被篡改；

D23.篡改检测第二阶段对比重新计算的恢复位和提取的恢复位，当重新计算的恢复位与提取的恢复位之间差值的绝对值大于阈值，并且子块在步骤D22中被标记为未被篡改，则将该块进一步标记为被篡改。

5.根据权利要求4所述基于参考矩阵和LSB替换的水印嵌入和图像自恢复方法，其特征在于，所述步骤D3的具体过程为：

D31.采用密钥k将步骤D中提取的恢复位进行逆置乱；

D32.根据步骤D2中篡改检测和定位的结果进行图像自恢复，具体恢复过程为：如果子块1被篡改，根据其相应的恢复位所在的子块2进行自恢复；当子块1与子块2同时被篡改时，则通过邻域子块取平均值的方法恢复子块1，如公式（3）所示，当邻域子块中有标记为被篡改的子块或邻域部分子块不存在时，则不计算该子块的平均值，P1(i，j)=[ P1(i，j‑1)+P1(i，j+1)+P1(i‑1，j‑1)+P1(i‑1，j)+P1(i‑1，j+1)+P1(i+1，j‑1)+P1(i+1，j)+P1(i+1，j+1)]/c   (3)其中，子块1所处位置(i，j)的平均值为P1(i，j)，其邻域子块平均值分别为 P1(i，j‑1)，P1(i，j+1)，P1(i‑1，j‑1)，P1(i‑1，j)，P1(i‑1，j+1)，P1(i+1，j‑1)，P1(i+1，j)，P1(i+1，j+1)；

(i，j)表示子块1在图像中的位置，c表示子块1邻域子块中未被篡改的子块数。