[发明专利]一种基于实分数傅立叶变换的图像零水印嵌入和提取方法

权利要求书

1.一种基于实分数傅立叶变换的图像零水印嵌入和提取方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤1、将水印图像嵌入被保护图像中，具体如下：

步骤1-1、将水印图像进行矩阵化处理，即获得该水印图像的像素矩阵，该矩阵的行数为水印图像像素点的行数，该矩阵的列数为水印图像像素点的列数，该矩阵的元素为像素点的像素值；

步骤1-2、对矩阵化处理后的水印图像进行实分数傅里叶变换，获得各像素点的频域值，进而获得变换后的水印图像像素矩阵，并记录实分数傅里叶变换阶数作为第一密钥；

步骤1-3、将变换后的水印图像像素矩阵中元素进行置乱处理，消除矩阵中各元素之间的关联性；

步骤1-4、将被保护图像进行矩阵化处理，即获得该被保护图像的像素矩阵，该矩阵的行数为被保护图像像素点的行数，该矩阵的列数为被保护图像像素点的列数，该矩阵的元素为像素点的像素值；

步骤1-5、对矩阵化处理后的被保护图像进行实分数傅里叶变换，获得各像素点的频域值，进而获得变换后的被保护图像像素矩阵，并记录实分数傅里叶变换阶数作为第二密钥；

步骤1-6、将变换后的被保护图像像素矩阵中元素进行置乱处理，消除矩阵中各元素之间的关联性；

步骤1-7、构建0，1随机矩阵，该矩阵的行数与列数与保护图像像素矩阵相同，该矩阵中1的个数与水印图像的像素矩阵中元素个数相同，并记录该0，1随机矩阵作为第三密钥；

步骤1-8、将置乱后的被保护图像像素矩阵与0，1随机矩阵对应元素相乘，获得一个新的矩阵，再由上到下按列依次将该矩阵中的非0元素提取出来，获得提取矩阵；

步骤1-9、用获得的提取矩阵减去置乱后的水印图像像素矩阵，获得密钥矩阵，将该矩阵作为第四密钥；

步骤1-10、完成零水印嵌入过程；

步骤2、保存第一密钥、第二密钥、第三密钥、第四密钥和被保护图像；

步骤3、根据存储的第一密钥、第二密钥、第三密钥、第四密钥和被保护图像，进行水印提取，具体如下：

步骤3-1、将嵌入水印的被保护图像进行矩阵化处理，即获得该嵌入水印的被保护图像的像素矩阵，该矩阵的行数为嵌入水印的被保护图像像素点的行数，该矩阵的列数为嵌入水印的被保护图像像素点的列数，该矩阵的元素为像素点的像素值；

步骤3-2、根据存储的第二密钥，对矩阵化处理后的嵌入水印被保护图像进行实分数傅里叶变换，获得各像素点的频域值，进而获得变换后的嵌入水印的被保护图像像素矩阵；

步骤3-3、将变换后的嵌入水印的被保护图像像素矩阵中元素进行置乱处理，消除矩阵中各元素之间的关联性；

步骤3-4、将变换后的嵌入水印的被保护图像像素矩阵与存储的0，1随机矩阵，即第三密钥对应元素相乘，获得一个新的矩阵，再由上到下按列依次将该矩阵中的非0元素提取出来，获得提取矩阵；

步骤3-5、将获得的提取矩阵与密钥矩阵，即第四密钥相减，获得置乱后的水印图像像素矩阵；

步骤3-6、将置乱后的水印图像像素矩阵进行反置乱，即获得水印图像像素矩阵；

步骤3-7、根据保存的第一密钥，对获得的水印图像像素矩阵进行实分数傅立叶逆变换，获得各像素点的时域值，变换后的矩阵即为原始水印图像像素矩阵，完成对嵌入水印图像的提取。

2.根据权利要求1所述的基于实分数傅立叶变换的图像零水印嵌入和提取方法，其特征在于，步骤1-3、步骤1-6和步骤3-3所述的置乱处理，即将矩阵中第一行元素与最后一行元素交换位置，第二行元素与倒数第二行元素交换位置，以此类推，完成矩阵各行元素的置乱，再将矩阵中第一列元素与最后一列元素交换位置，第二列元素与倒数第二列元素交换位置，以此类推，完成矩阵各列元素的置乱。