【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于图像处理和信息安全，具体涉及一种基于四元数指数线性正则矩的彩色图像零水印方法。
技术介绍
1、随着现代数字化、信息化程度的提高，图像在网络传输过程中可能会被拦截，从而面临安全问题。如何增强数字信息系统的鲁棒性，特别是有效地保证图像的可靠性、可用性和保密性，已成为迫切需要解决的问题。为了解决图像安全问题，近年来提出了图像加密技术和数字水印算法等技术。其中，数字水印技术主要用于实现数字图像的版权保护。它将有特色或重要的数字信息嵌入到中间图像中，其独特的鲁棒性和安全性保证了水印在经过数据处理后能够可靠、完整地从图像中提取出来，从而达到版权保护、完整性认证等预期效果。
2、传统的嵌入水印信息会对图像造成一定的破坏，像医学图像和军事图像包含重要的信息，细微的变化都会影响相关人员的判断。零水印算法是在以改变图像的任何信息为前提，利用图像的特征进行提取，并对图像特征进行水印嵌入。它的理论基础是每个图像具有不同的特征，因此每个图像具有不同于其它图像的水印信息。零水印算法更好地解决了水印可见性和鲁棒性之间的矛盾，并且零水印算法具有良好的不可感知性，这就使得零水印算法对版权的保护更加有效。
3、目前虽然有很多正交矩用于零水印算法中，但大多数表现出较差的性能，尤其是在抵抗图像攻击和几何攻击方面，因此设计能够抵抗图像攻击和几何攻击的零水印算法非常重要。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是提供一种基于四元数指数线性正则矩的彩色图像零水印方法，利用指数多项式和线性正则变
2、为解决上述技术问题，本专利技术所采取的技术方案是：
3、一种基于四元数指数线性正则矩的彩色图像零水印方法，包括水印生成过程和提取水印验证过程。
4、水印生成主要是用来提取零水印图像，该过程负责将图像的四元数指数线性正则矩进行有效提取，并随机选择特征矩，将选择的特征矩进行二值化，并将之与二值化后的水印图像进行异或得到零水印图像。提取水印验证过程采用与水印生成过程相同的算法，对待认证图像进行预处理，提取其四元数指数线性正则矩特征，将提取出来的特征信息与在第三方保留的该图像的特征信息进行异或，得到一个水印信息。将提取出的水印信息与版权水印进行比较，确定认证结果。
5、水印生成过程具体如下：
6、步骤1.将彩色图像f(x,y)由直角坐标转换为极坐标下的表示f(r,θ)，转换规则如下：
7、
8、再根据四元数代数理论，将彩色图像f(r,θ)红、绿、蓝三个分量用纯四元数矩阵联合起来进行表示，其中i,j,k表示三个虚数单位：
9、f(r,θ)＝fr(r,θ)i+fg(r,θ)j+fb(r,θ)k
10、在极坐标系下，利用以下公式计算图像f(r,θ)的对应参数为(n,m,a,b,c)的四元数指数线性正则矩；
11、
12、其中，ka,b,c(θ,m)定义如下：
13、
14、且是指数项的共轭。
15、步骤2.使用参数(x0,y0)，从获得的四元数指数线性正则矩中选取大小为p×q的特征图m，其中(x0,y0)为特征图左上角顶点的坐标；
16、步骤3.将特征图m的像素la进行全局阈值化，得到二值化特征图：
17、
18、步骤4.将二值化特征图lf和水印图像lw进行异或操作，得到零水印图像w：
19、w＝xor(lf,lw)
20、步骤5.使用逻辑映射将(n,m,a,b,c,x0,y0)生成为混沌序列；
21、最后，将上述零水印图像w、混沌序列提交给版权认证中心。
22、提取水印验证过程主要实现从需要进行版权认证的图像内提取出四元数指数线性正则矩特征信息，并与保存的零水印图像进行异或，得到一个水印信息，获得认证结果。具体步骤如下：
23、步骤1.使用密钥从混沌序列得到参数(n,m,a,b,c,x0,y0)，利用公式计算图像f(r,θ)参数为(n,m,a,b,c)的四元数指数线性正则矩，
24、
25、步骤2.使用(x0,y0)为左上角坐标，从获取的四元数指数线性正则矩中选取大小为p×q的特征图m；
26、步骤3.将特征图m的像素la进行全局阈值化，得到二值化特征图；
27、步骤4.将二值化特征图lf和零水印图像w进行异或操作，得到水印图像lw，
28、lw＝xor(lf,w)
29、将lw的像素lw'进行全局阈值化，得到最终的水印图像；
30、步骤5.如果该水印信息与版权水印达到规定的相似度α，则认为通过认证，否则认为认证没有通过；具体表现为：
31、
32、其中bitsc表示检索正确的比特数，bitst表示水印图像总比特数。
33、如图1所示，基于四元数指数线性正则矩的彩色图像零水印嵌入和提取验证过程流程图。
34、与现有技术相比本专利技术具有以下优点：
35、第一，利用新定义的四元数指数线性正则矩计算公式，计算简单，不涉及数值稳定性问题；
36、第二，将彩色图像的三个分量联合起来处理，不损失互相之间的关系，能获取鲁棒性更强的矩特征，扩大密钥空间；
37、第三，能够有效的抵抗常见的图像处理攻击和几何攻击,对版权的保护更加有效；
38、第四，本专利技术针对彩色图像，提出了一种基于四元数指数线性正则矩零水印算法，该方法将指数多项式作为径向函数，线性正则变换的核函数作为角向函数，对四元数表示的彩色图像做变换获取指数线性正则矩，计算简单，不涉及数值稳定性问题，且线性正则变换的三个自由参数提高了加密安全性，对图像攻击和几何攻击鲁棒性更强。
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1.一种基于四元数指数线性正则矩的彩色图像零水印方法，其特征在于，包括水印生成过程和提取水印验证过程：
【技术特征摘要】
1.一种基于四元数指数线性正则矩的彩色图像零水印方法...
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