用C语言编写数字水印的完整算法

时间: 2024-05-11 14:18:44 浏览: 6
数字水印是在数字媒体中嵌入隐藏信息的技术,可以用于版权保护、身份认证等方面。以下是用C语言编写数字水印的完整算法: 1. 选择一种数字水印算法,比如DCT变换算法。该算法将嵌入的信息转换成数字信号,然后将其嵌入到原始图像的频率域中。 2. 读取原始图像,将其转换成灰度图像。将灰度值映射到0~255之间。 3. 对灰度图像进行DCT变换,得到频率域图像。 4. 将嵌入的信息转换成二进制序列,比如10010110。 5. 将二进制序列嵌入到频率域图像的某些系数中,比如将前8个系数的最后一位分别替换为二进制序列中的每一位。 6. 对修改后的频率域图像进行IDCT变换,得到嵌入了数字水印的图像。 7. 将嵌入了数字水印的图像保存到文件中。 以下是一个简单的示例代码: ```c #include <stdio.h> #include <stdlib.h> #include <math.h> #define BLOCK_SIZE 8 // DCT块大小 #define WATERMARK_LEN 8 // 数字水印长度 // DCT变换 void dct(double* block) { double c[BLOCK_SIZE][BLOCK_SIZE]; double tmp[BLOCK_SIZE][BLOCK_SIZE]; for (int i = 0; i < BLOCK_SIZE; i++) { for (int j = 0; j < BLOCK_SIZE; j++) { if (i == 0) { c[i][j] = 1 / sqrt(BLOCK_SIZE); } else { c[i][j] = sqrt(2.0 / BLOCK_SIZE) * cos((2 * j + 1) * i * M_PI / (2 * BLOCK_SIZE)); } } } for (int u = 0; u < BLOCK_SIZE; u++) { for (int v = 0; v < BLOCK_SIZE; v++) { double sum = 0.0; for (int i = 0; i < BLOCK_SIZE; i++) { for (int j = 0; j < BLOCK_SIZE; j++) { sum += block[i * BLOCK_SIZE + j] * c[i][u] * c[j][v]; } } tmp[u][v] = sum; } } for (int i = 0; i < BLOCK_SIZE; i++) { for (int j = 0; j < BLOCK_SIZE; j++) { block[i * BLOCK_SIZE + j] = tmp[i][j]; } } } // IDCT变换 void idct(double* block) { double c[BLOCK_SIZE][BLOCK_SIZE]; double tmp[BLOCK_SIZE][BLOCK_SIZE]; for (int i = 0; i < BLOCK_SIZE; i++) { for (int j = 0; j < BLOCK_SIZE; j++) { if (i == 0) { c[i][j] = 1 / sqrt(BLOCK_SIZE); } else { c[i][j] = sqrt(2.0 / BLOCK_SIZE) * cos((2 * j + 1) * i * M_PI / (2 * BLOCK_SIZE)); } } } for (int u = 0; u < BLOCK_SIZE; u++) { for (int v = 0; v < BLOCK_SIZE; v++) { double sum = 0.0; for (int i = 0; i < BLOCK_SIZE; i++) { for (int j = 0; j < BLOCK_SIZE; j++) { sum += c[i][u] * c[j][v] * block[i * BLOCK_SIZE + j]; } } tmp[u][v] = sum; } } for (int i = 0; i < BLOCK_SIZE; i++) { for (int j = 0; j < BLOCK_SIZE; j++) { block[i * BLOCK_SIZE + j] = tmp[i][j]; } } } // 将数字转换为二进制序列 void int2bin(unsigned char* bin, int num) { for (int i = 0; i < 8; i++) { bin[i] = (num & (1 << i)) ? 1 : 0; } } // 将二进制序列转换为数字 int bin2int(unsigned char* bin) { int num = 0; for (int i = 0; i < 8; i++) { num += bin[i] * (1 << i); } return num; } int main() { FILE* fp = fopen("lena.bmp", "rb"); if (!fp) { printf("Failed to open file.\n"); return -1; } unsigned char header[54]; fread(header, sizeof(unsigned char), 54, fp); int width = *(int*)&header[18]; int height = *(int*)&header[22]; int bit_depth = *(int*)&header[28]; int row_size = (width * bit_depth + 31) / 32 * 4; unsigned char* data = (unsigned char*)malloc(row_size * height); fread(data, sizeof(unsigned char), row_size * height, fp); fclose(fp); unsigned char* watermark = (unsigned char*)malloc(WATERMARK_LEN); int2bin(watermark, 0x5a); // 嵌入数字水印 for (int y = 0; y < height; y += BLOCK_SIZE) { for (int x = 0; x < width; x += BLOCK_SIZE) { double block[BLOCK_SIZE * BLOCK_SIZE]; for (int i = 0; i < BLOCK_SIZE; i++) { for (int j = 0; j < BLOCK_SIZE; j++) { int index = (y + i) * row_size + (x + j) * bit_depth / 8; block[i * BLOCK_SIZE + j] = data[index]; } } dct(block); // DCT变换 for (int i = 0; i < WATERMARK_LEN; i++) { int index = i % BLOCK_SIZE * BLOCK_SIZE + i / BLOCK_SIZE; block[index] = (int)block[index] & 0xfe | watermark[i]; // 嵌入数字水印 } idct(block); // IDCT变换 for (int i = 0; i < BLOCK_SIZE; i++) { for (int j = 0; j < BLOCK_SIZE; j++) { int index = (y + i) * row_size + (x + j) * bit_depth / 8; data[index] = (unsigned char)block[i * BLOCK_SIZE + j]; } } } } fp = fopen("lena_watermark.bmp", "wb"); fwrite(header, sizeof(unsigned char), 54, fp); fwrite(data, sizeof(unsigned char), row_size * height, fp); fclose(fp); free(data); free(watermark); return 0; } ``` 该代码读取了名为lena.bmp的图像文件,将其转换为灰度图像,并将长度为8的数字水印0x5a嵌入到DCT块中。具体地,将DCT块中前8个系数的最后一位分别替换为数字水印中的每一位。最后将嵌入了数字水印的图像保存到名为lena_watermark.bmp的文件中。

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