[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

摘要

本发明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，属于信息隐藏和图像处理技术领域，采用的实分数傅里叶算法，实现了水印嵌入和加密的双重作用，嵌入水印后的鲁棒性较强，安全性和不可见性增强，水印的总体性能显著提高，不改变原始图像的特征；本发明嵌入的方法采用的是生成0，1随机矩阵的方法提取矩阵元素，0，1随机矩阵的产生具有多样性与不确定性，即使知道了提取方法，只要不是使用相同的0，1随机矩阵也提取不出正确的水印信息，增强了水印嵌入的安全性；实分数傅里叶变换的变换系数可作为密钥存储，增强了算法的安全性和可靠性。

主权项

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，再按列由上到下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。