Date: 2019.3.24

前言

? ? 數(shù)字水印技術(shù)一般用于版權(quán)認(rèn)證。在實(shí)際使用中，嵌入水印的魯棒性就顯得非常重要。通常會(huì)采用各種方式進(jìn)行攻擊測(cè)試，比如加噪濾波，縮放、旋轉(zhuǎn)、剪切、JPEG壓縮等。本文講述了采用DCT變換的方式進(jìn)行嵌入水印和提取水印，并加入高斯噪聲和均值濾波進(jìn)行攻擊測(cè)試。

1、參考

https://blog.csdn.net/a573233077/article/details/73498650
https://blog.csdn.net/zxc024000/article/details/49429405
https://zhidao.baidu.com/question/418723318.html
http://www.pudn.com/Download/item/id/3349409.html
https://doc.mbalib.com/view/deb57fe43c2b56e02e272596ae5d855b.html
http://blog.sina.com.cn/s/blog_a98e39a20101507s.html

2、Matlab實(shí)現(xiàn)

下面只是嵌入水印部分的代碼，提取部分有需要可以通過博客左側(cè)公告欄中的QQ圖標(biāo)或者直接加QQ（2963033731）聯(lián)系我。

%% 基于DCT的視頻水印技術(shù)Matlab實(shí)現(xiàn)
% Date: 2019.3.22
clc;
clear all;
%mov=aviread('lww.avi'); %讀取視頻
%movie(mov); %顯示視頻內(nèi)容

%% 1.讀取視頻內(nèi)容并顯示
readerobj = VideoReader('longmao.mp4','tag','myreader');
vidFrames = read(readerobj);
numFrames = get(readerobj, 'NumberOfFrames');  %獲取視頻幀數(shù)
 for k = 1 : numFrames
         mov(k).cdata = vidFrames(:,:,:,k);
         mov(k).colormap = [];
 end
% 創(chuàng)建一個(gè)顯示句柄
hf = figure; 
% 設(shè)置自適應(yīng)視頻寬高
set(hf, 'position', [150 150 readerobj.Width readerobj.Height])
%播放視頻內(nèi)容
movie(hf, mov, 1, readerobj.FrameRate);

[filename, filepath] = uigetfile('.bmp', '輸入水印圖像');
watermarkImgFile = strcat(filepath, filename);
watermarkImg = imread(watermarkImgFile);

%% 2.采用DCT方式嵌入水印圖像
 for m = 1 : 3 %numFrames  %若需要處理全部視頻幀，可以將3修改為numFrames
    k=50;           %設(shè)置最小相關(guān)系數(shù)差別
    blocksize=8;    % 設(shè)置嵌入的塊尺寸

    %讀取嵌入對(duì)象
    data = imresize(mov(m).cdata,[512 512]);%對(duì)處理的視頻圖像進(jìn)行裁剪為512x512，便于處理
    data = rgb2gray(data);%灰度化處理
    %% 添加高斯噪聲
   Img =  imnoise(data, 'gaussian',0, 0.01);
   figure,
   imshow(Img, []),title('高斯噪聲圖像');
   imwrite(Img, '高斯噪聲圖像.jpg');
    
   %% 對(duì)高斯噪聲視頻圖像進(jìn)行均值濾波
    n = 3; % 3x3模板
    A=fspecial('average',n);
    FilterImg=filter2(A, Img);
    figure, imshow(FilterImg, []),title('均值濾波后的圖像');
    cover_object= FilterImg;
    FilterImg = uint8(FilterImg);
    imwrite(FilterImg, '均值濾波后的圖像.jpg');

    %確定嵌入對(duì)象的尺寸
    Mc=size(cover_object,1);            %高度
    Nc=size(cover_object,2);            %寬度

    %基于嵌入對(duì)象尺寸和和塊尺寸決定最大信息量
    max_message=Mc*Nc/(blocksize^2);

    %讀取水印圖像(信息)
    message=double(watermarkImg);
    Mm=size(message,1);                 %高度
    Nm=size(message,2);                 %寬度

    % 調(diào)整信息為向量表示
    message=fix(reshape(message,Mm*Nm,1)./2);

    % 檢查信息不能太長導(dǎo)致難以嵌入
   if (length(message) > max_message)
      error('Message too large to fit in Cover Object')
   end

    % 填充信息量到最大尺寸
    message_pad=ones(1,max_message);
    message_pad(1:length(message))=message;

    % generate shell of watermarked image
    watermarked_image=cover_object;

    % process the image in blocks
    % encodes such that (5,2) > (4,3) when message(kk)=0
    % and that (5,2) < (4,3) when message(kk)=1
    x=1;
    y=1;
    h=waitbar(0,'DCT嵌入水印，請(qǐng)等待');
    for kk = 1:length(message_pad)

        % transform block using DCT
        dct_block=dct2(cover_object(y:y+blocksize-1,x:x+blocksize-1));

        % if message bit is black, (5,2) > (4,3)
        if (message_pad(kk) == 0)

            % if (5,2) < (4,3) then we need to swap them
            if (dct_block(5,2) < dct_block(4,3))
                    temp=dct_block(4,3);
                    dct_block(4,3)=dct_block(5,2);
                    dct_block(5,2)=temp;
            end

        % if message bit is white, (5,2) < (4,3)
        elseif (message_pad(kk) == 1)

            % if (5,2) > (4,3) then we need to swap them
            if (dct_block(5,2) >= dct_block(4,3))
                    temp=dct_block(4,3);
                    dct_block(4,3)=dct_block(5,2);
                    dct_block(5,2)=temp;
            end
        end

        % now we adjust the two values such that their difference >= k
        if dct_block(5,2) > dct_block(4,3)
            if dct_block(5,2) - dct_block(4,3) < k
                dct_block(5,2)=dct_block(5,2)+(k/2);
                dct_block(4,3)=dct_block(4,3)-(k/2);            
            end
        else  
             if dct_block(4,3) - dct_block(5,2) < k
                dct_block(4,3)=dct_block(4,3)+(k/2);  
                dct_block(5,2)=dct_block(5,2)-(k/2);
            end
        end

        % transform block back into spatial domain
        watermarked_image(y:y+blocksize-1,x:x+blocksize-1)=idct2(dct_block);    
        % move on to next block. At and of row move to next row
        if (x+blocksize) >= Nc
            x=1;
            y=y+blocksize;
        else
            x=x+blocksize;
        end
         waitbar(kk/max_message,h);
    end
    close(h);
    % convert to uint8 and write the watermarked image out to a file
    watermarked_image_int=uint8(watermarked_image);

    % 顯示嵌入水印圖像
    imshow(watermarked_image_int,[]),title('嵌入水印圖像')
    imwrite(watermarked_image_int, '嵌入水印圖像.jpg');

3、實(shí)驗(yàn)效果圖

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4、魯棒性攻擊測(cè)試

主要包括加噪濾波，縮放、旋轉(zhuǎn)、剪切、JPEG壓縮。

5、補(bǔ)充知識(shí)

matlab如何將矩陣保存為圖片？

原文：https://blog.csdn.net/a573233077/article/details/73498650

方法一：

imwrite(mat2gray(matrix), 'matrix.tif');

不管matrix原先是double或者uint8類型，數(shù)據(jù)均被擴(kuò)展到0-255的范圍。
好處是打開圖片后就是需要的效果，缺點(diǎn)是再次load該矩陣時(shí)，值不再反應(yīng)原來的數(shù)值，而是0-255區(qū)間的。

方法二：

imwrite(uint8(matrix)), 'matrix.tif' );

缺點(diǎn)是打開圖片后色彩和理想的不同，好處是完整的保存了原來的數(shù)據(jù)。load后可直接使用。

注意，保存時(shí)要是uint8數(shù)據(jù)，若是double類型直接保存，則保存的圖片只有0和1數(shù)值。

matlab如何將圖片保存為矩陣呢？

Mat = imread('picture');

THE END!