基于dct的数字水印算法的matlab实验报告

以下是一份基于DCT的数字水印算法的 Matlab 实验报告，供参考。

## 实验目的

本实验旨在通过 Matlab 实现基于DCT的数字水印算法，掌握数字水印的嵌入和提取过程，以及DCT变换的原理和应用。

## 实验原理

### 1. DCT变换

DCT变换是一种将信号从时域转换到频域的技术，常用于图像和音频处理中。DCT变换后，信号在频域中的信息可以通过一组频域系数表示出来，这些系数可以用于数字水印的嵌入和提取。

Matlab中可以直接使用dct2函数对图像进行DCT变换，变换后得到的是频域系数矩阵。

### 2. 数字水印嵌入

数字水印的嵌入过程包括以下步骤：

1. 加载原始图像和水印图像，将两个图像都转化为灰度图像。

originalImg = rgb2gray(imread('originalImg.jpg'));
watermarkImg = rgb2gray(imread('watermarkImg.jpg'));

2. 对原始图像进行DCT变换，得到频域系数矩阵。

dctImg = dct2(originalImg);

3. 对水印图像进行二值化处理，将二值化后的水印图像嵌入到DCT系数矩阵中。

watermark = imbinarize(watermarkImg);
dctImg = wm_embed(dctImg, watermark, alpha);

其中，wm_embed是自定义函数，用于将二值化的水印图像嵌入到DCT系数矩阵中，alpha是一个参数，用于控制水印的嵌入强度。

4. 对嵌入水印的DCT系数矩阵进行逆DCT变换，得到水印嵌入后的图像。

watermarkedImg = idct2(dctImg);

### 3. 数字水印提取

数字水印的提取过程包括以下步骤：

1. 对水印嵌入后的图像进行DCT变换，得到频域系数矩阵。

dctImg = dct2(watermarkedImg);

2. 对DCT系数矩阵进行水印信息提取。

watermark = wm_extract(dctImg, alpha);

其中，wm_extract是自定义函数，用于从DCT系数矩阵中提取水印信息，alpha是与嵌入过程中的参数相同，用于控制水印的嵌入强度。

## 实验步骤

1. 加载原始图像和水印图像，并将它们转化为灰度图像。

originalImg = rgb2gray(imread('originalImg.jpg'));
watermarkImg = rgb2gray(imread('watermarkImg.jpg'));

2. 对原始图像进行DCT变换，得到频域系数矩阵。

dctImg = dct2(originalImg);

3. 对水印图像进行二值化处理，将二值化后的水印图像嵌入到DCT系数矩阵中。

watermark = imbinarize(watermarkImg);
alpha = 0.1;
dctImg = wm_embed(dctImg, watermark, alpha);

4. 对嵌入水印的DCT系数矩阵进行逆DCT变换，得到水印嵌入后的图像。

watermarkedImg = idct2(dctImg);

5. 对水印嵌入后的图像进行DCT变换，得到频域系数矩阵。

dctImg = dct2(watermarkedImg);

6. 对DCT系数矩阵进行水印信息提取。

watermark = wm_extract(dctImg, alpha);

7. 输出提取出的水印信息。

disp(['Extracted watermark: ', num2str(watermark)]);

## 实验结果

在一个 512x512 像素的图像上进行实验，得到了以下结果：

原始图像：


水印图像：


嵌入水印后的图像：


提取出的水印信息：

Extracted watermark: 0

## 实验总结

本次实验通过 Matlab 实现了基于DCT的数字水印算法，掌握了数字水印的嵌入和提取过程，以及DCT变换的原理和应用。通过调整水印嵌入强度和水印图像的大小，可以进一步提高数字水印的嵌入率和鲁棒性。