1.一种脆弱水印的图像篡改检测定位与自恢复方法,其特征在于,所述方法具体包括如下步骤:
S1、对原始图像I中的各行像素进行一维排列形成一维像素图像,将一维像素图像划分成不重叠的图像块序列,每个图像块中包含两个连续的像素点(pi,pi+1);
S2、构造各图像块的哈希指示符表HIT、哈希地址表HAT、标记表FT和逆哈希地址表IHAT;
S3、确定密钥K对应的拼图矩阵,基于拼图矩阵构建双重矩阵DM;
S4、基于图像块Bu的哈希指示符表HIT和图像块BIHAT(u)的特征信息生成认证数据B,并将认证数据B嵌入到图像块Bu,以生成数字水印图像I′;
S5、根据所确定的图像认证规则,对数字水印图像I′进行篡改检测定位与自恢复。
2.如权利要求1所述脆弱水印的图像篡改检测定位与自恢复方法,其特征在于,双重矩阵DM的构造步骤如下:
S31、构建密钥K与拼图矩阵P的映射关系,基于密钥K确定拼图矩阵P,所述拼图矩阵P为具有双重嵌入性质的8×8大小的8进制矩阵;
S32、在二维平面上将若干个的拼图矩阵P进行无重叠平铺,以获得256×256大小的双重矩阵DM。
3.如权利要求1所述脆弱水印的图像篡改检测定位与自恢复方法,其特征在于,认证数据嵌入到原始图像对应图像块的过程具体如下:S41、将认证数据比特流B=(b1,b2,...,bl)2转换成八进制的信息序列B′=(s1,s2,...,sh×w)8;
S42、按序依次读取两位八进制水印数据(sj,sj+1)和原始图像I中所对应的像素对(pi,pi+1),并将像素对(pi,pi+1)定位到双重矩阵DM上的坐标点DM(pi,pi+1);
S43、当3≤pi,pi+1≤252时,以DM(pi,pi+1)为中心重新构造拼图矩阵P′,否则,沿矩阵DM的边缘构造新的拼图矩阵P′;
S44、在拼图矩阵P′中找到满足如下条件的坐标点:其中,DM(p′i,p′i+1)表示双重矩阵中第p′i行第p′i+1列的坐标点值,(p′i,p′i+1)嵌入数字水印后图像块Bu中的像素对。
4.如权利要求1所述脆弱水印的图像篡改检测定位与自恢复方法,其特征在于,所述步骤S2具体包括如下步骤:
S21、顺序检索每个图像块Bu,若其哈希地址在FT中的标记值为0,且满足k≤7;则设置:若其哈希地址在FT中的标记值为1,将k的值加1,再重复执行步骤S21,直至k=8时跳出循环,执行步骤S22;
S22、对于未分配哈希地址v的图像块Bu,则依次设置:S23、根据HAT中存储的内容,按序设置每个图像块Bu所对应的逆哈希地址:IHAT(HAT(u))=u
hk(u)表示图像块Bu经第k个随机哈希函数运算后的值。
5.如权利要求1所述脆弱水印的图像篡改检测定位与自恢复方法,其特征在于,所述步骤S5具体包括如下步骤:
S51、对数字水印图像I′中的各行像素进行一维排列形成一维像素图像,将该一维像素图像划分成不重叠的图像块序列,每个图像块中包含两个连续的像素点(p′i,p′i+1);
S52、基于共享的秘密数据块{S,K},执行S2和S3,以获得哈希指示符表HIT和双重矩阵DM;
S53、基于双重矩阵DM按序提取各图像块Bu中像素对(p′i,p′i+1)所嵌入的8进制数据(sj,sj+1);
S54、将sj与该图像块所对应的HIT(u)信息进行对比,若两者相等,则认定未发生篡改,设置TDL(u)=0;否则认定图像块Bu已遭到篡改,设置TDL(u)=1,执行步骤S55;
S55、将sj+1转化为图像块BIHAT(u)的像素平均值的近似值,并将RL(IHAT(u))存储到恢复定位表RL的相应位置上,RL(IHAT(u))基于如下公式进行计算:5
RL(IHAT(u))=2×sj+1S56、根据所构建的篡改检测表TDL和恢复定位表RL,对被篡改的图像块进行恢复,以生成自恢复图像Ir:
I′(x,y)表示水印图像I′在位置(x,y)的像素值,RL(HAT(u))表示篡改图像块Bu的像素平均值,Ir(x,y)表示自恢复图像Ir在位置(x,y)的像素值;
(x,y)基于如下公式进行计算:其中, 为下取整操作,参数x和y的取值范围分别为1≤x≤h和1≤y≤w,变量t的值依次从数据集{1,2}中选取,h、w分别表示原始图像I的高度和宽度。