1.一种三元数快速精确正交‑傅里叶梅林矩零水印构造方法,其特征在于,包括以下步骤:S1:获取原始彩色图像;
S2:初始正交傅里叶梅林矩特征提取计算,获取初始矩阵特征;
S3:数据优化方法;
S31:正交傅里叶梅林矩特征提取与参数优化;
S32:多阶段优化框架;
S321:全局优化,采用粒子群优化奇异值和傅里叶系数;
S322:局部优化,采用模拟退火优化矩阵分块;
S323:精细优化,采用遗传算法优化低秩逼近和局部解;
S33:优化流程整合;
S4:适应性调整与动态优化,设计高效且可靠的零水印算法;
S41:零水印构造;
S42:零水印验证。
2.根据权利要求1所述的三元数快速精确正交‑傅里叶梅林矩零水印构造方法,其特征在于:所述S2的具体步骤为:优化版正交傅里叶梅林矩计算:正交傅里叶梅林矩极坐标系中, 为角向分量,图像的重复度 的定义如下:(1);
其中: 为非负整数;
表示虚数单位;
径向基函数 是 的 阶多项式表达式为:(2);
其中: 为多项式的系数,是多项式的系数;
在 的范围内是加权正交的:(3)
其中: 表示k阶的径向基函数; 为Kronecker符号; 为归一化因子;
根据径向基函数 和角向圆谐因子 的性质,正交傅里叶梅林矩的基函数在单位圆内是正交的:(4);
其中: 表示径向基函数 和 之间的正交性条件;
表示角向基函数 和 之间的正交性条件;
根据正交函数系统理论,原始图像 用有限个正交傅里叶梅林矩近似重构,已知具有最高阶 和最大重复 的正交傅里叶梅林矩,那么图像 按以下方式重构:(4);
三元数通常表示为 ,其中 是实部, 为虚部;
三元数的共轭定义为:
(5);
在彩色图像处理中,每个颜色通道通过对应的函数 来表示,定义一个三元数图像函数来表示彩色图像:(6)
其中: 分别表示图像的红色、绿色和蓝色通道。
3.根据权利要求2所述的三元数快速精确正交‑傅里叶梅林矩零水印构造方法,其特征在于:所述S31的具体步骤为:原始输入的彩色图像 通过正交傅里叶梅林矩处理后生成一组矩特征即图像 ,记为:(7);
其中: 表示第n阶、m角向系数;
这些矩系数受到多个参数的影响,对参数进行优化,从而使得通过正交傅里叶梅林矩重构的图像误差最小,设参数向量为:(8);
优化目标定义为重构图像与原始图像之间的重构误差:(9);
其中: 表示依据参数向量 经过正交傅里叶梅林矩处理后重构的图像。
4.根据权利要求2所述的三元数快速精确正交‑傅里叶梅林矩零水印构造方法,其特征在于:所述S321的具体步骤为:采用粒子群优化对参数空间进行全局搜索,每个粒子代表一个参数候选解 ,其速度更新公式为:(10);
其中: 为惯性权重; 为加速常数; 为[0,1]之间的随机数; 是粒子 的历史最佳位置;g是全局最佳位置;
粒子的位置更新为:
(11)。
5.根据权利要求4所述的三元数快速精确正交‑傅里叶梅林矩零水印构造方法,其特征在于:所述S322的具体步骤为:引入模拟退火算法对参数进行局部细化,设当前状态为 ,产生新状态 ,目标函数变化为 ,新状态接受的概率为:(12);
其中: 为当前温度。
6.根据权利要求4所述的三元数快速精确正交‑傅里叶梅林矩零水印构造方法,其特征在于:所述S323的具体步骤为:遗传算法适用于处理复杂的组合优化问题;
遗传算法使用交叉操作结合来自不同个体的参数,生成新的解;使用变异操作则能引入的随机性,避免陷入局部最优解;
交叉操作:
(13);
其中: 及 为选定的父代, 为混合系数;
变异操作:
(14)
其中: 为随机扰动向量;
通过不断迭代遗传算法的选择、交叉和变异过程,最终得到一个全局最优或近似全局最优的参数组合 。
7.根据权利要求6所述的三元数快速精确正交‑傅里叶梅林矩零水印构造方法,其特征在于:所述S33的具体步骤为:经过上述三个阶段的集成优化后,最终获得一个最优参数组合 ,此时的正交傅里叶梅林矩矩阵特征提取过程为:(15)。
8.根据权利要求7所述的三元数快速精确正交‑傅里叶梅林矩零水印构造方法,其特征在于:所述S41的具体步骤为:零水印构造:设 为原始三元数傅里叶梅林矩图像,为原始二值Logo图像,零水印构造过程如下:S411:计算三元数傅里叶梅林矩图像 的正交傅里叶梅林矩,得到 个矩值;
S412:将得到的 个矩值进行多次复制扩展,得到 个矩值,然后计算矩的幅值构造长度为 的幅值序列 ;
表示由正交傅里叶梅林矩计算得到的第 个矩值的幅值;
S413:将幅值序列 二值化,得到二值化幅值序列 :(16);
其中: 为二值化后的第 个元素,取值为0或1;
为二值化阈值,此处取 的均值;
S414:将二值化幅值序列 变为 行 列的二值特征图像:(17);
S415:使用异或操作将Logo图像 嵌入至二值特征图像 中得到零水印图像:(18)。
9.根据权利要求8所述的三元数快速精确正交‑傅里叶梅林矩零水印构造方法,其特征在于:所述S42的具体步骤为:零水印验证:零水印验证主要是Logo图像检测过程,在待验证三元数傅里叶梅林矩 中检测Logo图像,从而对 进行版权验证,具体过程如下:S421:计算待验证原始图像 的QFMM,得到 个矩值;
S422:将上述 个矩值进行多次复制扩展,得到 个矩值,然后计算矩的幅值构造长度为 的幅值序列 ;
S423:将幅值序列 二值化,得到二值化幅值序列 :(19);
其中: 为二值化阈值,此处取 的均值;
S424:将二值化幅值序列 变为 行 列的二值特征图像;
(20);
S425:将零水印图像 与二值特征图像 进行异或操作,得到需要检测的Logo图像:(21)。