Matlab图像处理——基于小波变换的数字图像水印嵌入和提取算法（GUI界面）

本文主要是介绍Matlab图像处理——基于小波变换的数字图像水印嵌入和提取算法（GUI界面），希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值，需要的开发者们随着小编来一起学习吧！

1.摘要

数字图像水印技术在信息安全领域中扮演着至关重要的角色，本文结合离散小波变换、Arnold置乱变换和奇异值分解，实现了对数字图像水印的高效嵌入和提取。结果表明：该算法能够准确实现水印的嵌入和提取功能；嵌入的水印具有良好的隐身性，人眼不能感觉出水印嵌入带来的变化；算法具有较强的鲁棒性，经过椒盐噪声、高斯噪声、JPEG压缩、高斯平滑和裁剪操作等污染及攻击后，都能较好地恢复水印信息。

2.研究方法

算法的主要流程包括Arnold置乱变换、二次离散小波变换以及奇异值分解。首先，对数字水印图像进行Arnold置乱变换，引入混沌因子以增强水印的安全性。接着，对原始图像进行二次离散小波变换，以获取更加丰富的频域信息。在接下来的步骤中，分别对置乱后的水印图像和原始图像小波变换的低频部分进行奇异值分解，并对两者的奇异值矩阵进行加性操作，从而实现水印的嵌入过程。

3.实验结果

1. 打开载体图像

首先，用户可以通过点击系统界面上的“打开载体图像”按钮选择一张图像作为载体图像。系统会将选定的图像显示在界面上。

2. 打开原始水印图像

用户同样可以通过点击“打开原始水印图像”按钮选择一张原始水印图像。系统会对该图像进行二值化处理，并在界面上显示。

3. 加密水印图像

在载入原始水印图像后，用户可以点击“加密水印图像”按钮，系统将对水印图像进行加密处理。加密过程采用了混沌序列和异或运算，增强了水印的安全性。加密后的水印图像将显示在系统界面上。

4. 将待隐藏水印嵌入载体图像

选择完载体图像和加密水印图像后，用户可以点击“将待隐藏水印嵌入载体图像”按钮，系统将对载体图像进行一系列处理，将加密后的水印嵌入载体图像的LH子带。嵌入后的图像将在系统界面上显示。

5. 攻击

为了验证水印的稳定性，系统还提供了攻击功能。用户可以通过下拉菜单选择不同的攻击类型，包括剪切、图像增亮、图像变暗、增加对比度、降低对比度、乘积性噪声、高斯噪声、旋转、直方图均衡化等。攻击后的图像将在系统界面上显示。

6. 提取的水印信息

用户可以点击“提取的水印信息”按钮，系统将尝试提取嵌入的水印信息。提取后的水印信息将在系统界面上显示。

7. 解密提取出的隐藏信息

最后，用户可以点击“解密提取出的隐藏信息”按钮，系统将对提取出的水印信息进行解密。解密后的水印图像将在系统界面上显示，并计算峰值信噪比（PSNR）和NC参数，用于评估水印的提取质量。

4.总结

该方法将离散小波变换、奇异值分解和Arnold置乱变换有机地结合在一起，利用Arnold置乱变换对水印图像进行变换，增加水印算法的安全性，通过二次离散小波变换得到原始图像的低频部分，然后对原始图像的低频部分和置乱后的水印图像进行奇异值分解，分解结果通过加性准则实现水印的嵌入.实验结果表明，该算法能够有效地实现水印的嵌入和提取操作，嵌入水印后不会影响人眼对图像的观察.在椒盐噪声、高斯噪声、JPEG压缩、高斯平滑和裁剪操作等各种污染和攻击措施下，算法的NC值均大于0.7，人眼能够轻松地辨别出提取的水印图像，表明该算法具有较强的鲁棒性。

参考文献：文献链接