带有高斯噪声攻击、椒盐噪声攻击、旋转攻击的基于DWT的图像信息隐藏算法代码,用python实现

时间: 2024-05-14 12:19:01 浏览: 208
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基于python的图像信息隐藏技术与实现.docx

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以下是一个基于DWT的图像信息隐藏算法,它包括高斯噪声攻击、椒盐噪声攻击和旋转攻击的Python代码实现: ```python import numpy as np import cv2 from scipy.fftpack import dct, idct from scipy import signal import random def add_gaussian_noise(image, mean=0, var=0.01): """ 添加高斯噪声 """ row, col = image.shape sigma = var ** 0.5 gauss = np.random.normal(mean, sigma, (row, col)) gauss = gauss.reshape(row, col) noisy = image + gauss return noisy def add_salt_pepper_noise(image, salt_vs_pepper=0.5, amount=0.004): """ 添加椒盐噪声 """ row, col = image.shape num_salt = np.ceil(amount * image.size * salt_vs_pepper) num_pepper = np.ceil(amount * image.size * (1.0 - salt_vs_pepper)) # 添加椒盐噪声 coords_salt = [np.random.randint(0, i - 1, int(num_salt)) for i in image.shape] image[coords_salt] = 1 coords_pepper = [np.random.randint(0, i - 1, int(num_pepper)) for i in image.shape] image[coords_pepper] = 0 return image def rotate(image, angle=30, scale=1.0): """ 旋转图像 """ (h, w) = image.shape[:2] center = (w // 2, h // 2) M = cv2.getRotationMatrix2D(center, angle, scale) rotated = cv2.warpAffine(image, M, (w, h)) return rotated def dwt2d(img, mode='haar'): """ 二维离散小波变换 """ LL, (LH, HL, HH) = pywt.dwt2(img, mode) return LL, LH, HL, HH def idwt2d(LL, LH, HL, HH, mode='haar'): """ 二维离散小波逆变换 """ img = pywt.idwt2((LL, (LH, HL, HH)), mode) return img def embed(img, watermark): """ 图像信息隐藏 """ # 将水印展成一维向量 watermark = watermark.flatten() # 对原始图像进行二维离散小波变换 LL, LH, HL, HH = dwt2d(img) # 将LH、HL、HH系数转化为一维数组 LH = LH.flatten() HL = HL.flatten() HH = HH.flatten() # 将水印嵌入LH、HL、HH系数的最后一位 for i in range(len(watermark)): LH[i] = (LH[i] & 254) | watermark[i] HL[i] = (HL[i] & 254) | watermark[i] HH[i] = (HH[i] & 254) | watermark[i] # 将修改后的LH、HL、HH系数重新组合成矩阵 LH = LH.reshape(LL.shape[0] // 2, LL.shape[1] // 2) HL = HL.reshape(LL.shape[0] // 2, LL.shape[1] // 2) HH = HH.reshape(LL.shape[0] // 2, LL.shape[1] // 2) # 将修改后的系数与LL系数组合成二维离散小波变换系数矩阵 coeffs = (LL, (LH, HL, HH)) # 对修改后的系数进行二维离散小波逆变换,得到嵌入水印后的图像 watermarked_img = idwt2d(*coeffs) return watermarked_img def extract(img, watermark_shape): """ 图像信息提取 """ # 对水印形状进行验证 watermark_size = np.prod(watermark_shape) assert watermark_size <= img.size, '水印大小超过图像大小' # 对原始图像进行二维离散小波变换 LL, LH, HL, HH = dwt2d(img) # 将LH、HL、HH系数转化为一维数组 LH = LH.flatten() HL = HL.flatten() HH = HH.flatten() # 从LH、HL、HH系数的最后一位中提取水印 watermark = np.zeros(watermark_shape, dtype=np.uint8) for i in range(watermark_size): watermark[i // watermark_shape[1], i % watermark_shape[1]] = LH[i] & 1 # 返回提取的水印 return watermark if __name__ == '__main__': # 读取原始图像 img = cv2.imread('lena.png', cv2.IMREAD_GRAYSCALE) # 对原始图像进行预处理,添加高斯噪声、椒盐噪声、旋转攻击 img_noise_gaussian = add_gaussian_noise(img) img_noise_salt_pepper = add_salt_pepper_noise(img) img_rotate = rotate(img, angle=30, scale=1.0) # 显示原始图像和预处理后的图像 cv2.imshow('Original', img) cv2.imshow('Gaussian noise', img_noise_gaussian) cv2.imshow('Salt & pepper noise', img_noise_salt_pepper) cv2.imshow('Rotate', img_rotate) # 嵌入水印 watermark = np.random.randint(0, 2, (128, 128), dtype=np.uint8) watermarked_img = embed(img, watermark) watermarked_img_noise_gaussian = embed(img_noise_gaussian, watermark) watermarked_img_noise_salt_pepper = embed(img_noise_salt_pepper, watermark) watermarked_img_rotate = embed(img_rotate, watermark) # 提取水印 extracted_watermark = extract(watermarked_img, watermark_shape=watermark.shape) extracted_watermark_noise_gaussian = extract(watermarked_img_noise_gaussian, watermark_shape=watermark.shape) extracted_watermark_noise_salt_pepper = extract(watermarked_img_noise_salt_pepper, watermark_shape=watermark.shape) extracted_watermark_rotate = extract(watermarked_img_rotate, watermark_shape=watermark.shape) # 对比原始水印和提取出的水印 print('原始水印:\n', watermark) print('提取出的水印(原始图像):\n', extracted_watermark) print('提取出的水印(高斯噪声图像):\n', extracted_watermark_noise_gaussian) print('提取出的水印(椒盐噪声图像):\n', extracted_watermark_noise_salt_pepper) print('提取出的水印(旋转攻击图像):\n', extracted_watermark_rotate) # 显示嵌入水印后的图像和提取出的水印 cv2.imshow('Watermarked (Original)', watermarked_img) cv2.imshow('Watermarked (Gaussian noise)', watermarked_img_noise_gaussian) cv2.imshow('Watermarked (Salt & pepper noise)', watermarked_img_noise_salt_pepper) cv2.imshow('Watermarked (Rotate)', watermarked_img_rotate) cv2.imshow('Extracted watermark (Original)', extracted_watermark * 255) cv2.imshow('Extracted watermark (Gaussian noise)', extracted_watermark_noise_gaussian * 255) cv2.imshow('Extracted watermark (Salt & pepper noise)', extracted_watermark_noise_salt_pepper * 255) cv2.imshow('Extracted watermark (Rotate)', extracted_watermark_rotate * 255) cv2.waitKey(0) cv2.destroyAllWindows() ``` 在这个代码中,我们实现了一个基于DWT的图像信息隐藏算法,并对原始图像进行了高斯噪声攻击、椒盐噪声攻击和旋转攻击。我们首先读取原始图像,然后添加三种类型的攻击。我们生成一个随机水印,并将其嵌入到原始图像、高斯噪声图像、椒盐噪声图像和旋转攻击图像中。最后,我们提取出嵌入的水印,并将其与原始水印进行比较。
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