MATLAB实现DWT图像水印技术教程

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0 下载量 45 浏览量 更新于2024-10-19 收藏 11KB RAR 举报
资源摘要信息:"本例程是一份用于在MATLAB环境下实现离散小波变换(DWT)图像水印的代码。DWT是一种有效的图像处理技术,它能够将图像分解成不同频率的子带,从而允许对图像的特定部分进行操作而不影响其他部分。本例程的核心功能是在宿主图像中嵌入水印信息,同时尽量保持图像的视觉质量。水印通常用于版权保护,能够表明图像的所有权或追踪非法复制的行为。 在MATLAB中实现DWT图像水印,通常包括以下步骤: 1. **图像的离散小波变换(DWT)**:使用MATLAB内置的小波分析函数对宿主图像进行多级小波分解,得到不同频率的细节分量和近似分量。 2. **水印信息的嵌入**:将水印信息(可以是文本、图像或其他形式的标记)转换成适合嵌入的数据格式。然后根据某种算法将水印信息嵌入到宿主图像的DWT系数中。嵌入过程要精心设计,以确保水印的不可见性和鲁棒性。 3. **逆离散小波变换(IDWT)**:对嵌入水印后的DWT系数执行逆变换,以重建包含水印的图像。 4. **提取水印信息**:在需要验证图像版权或识别图像是否被篡改时,可以通过再次对图像进行DWT变换,并根据嵌入时的算法提取出水印信息。 5. **水印检测和恢复**:检测步骤通常包括计算图像的DWT变换,然后根据特定的算法来检测是否存在水印,并尽可能地恢复原始水印信息。 在编写MATLAB代码时,以下知识点是非常重要的: - **小波变换理论**:了解小波变换的基本概念,包括连续小波变换(CWT)和离散小波变换(DWT),以及它们在图像处理中的应用。 - **MATLAB编程技巧**:掌握MATLAB的基础语法和函数,特别是与图像处理和小波分析相关的函数。 - **数字图像处理**:对图像的表示、处理方法和各种图像处理操作(如滤波、变换和增强)有深入的理解。 - **信号处理基础**:熟悉信号处理中的傅里叶变换和小波变换的区别,以及在图像处理中的应用。 - **数据嵌入与提取算法**:了解如何在图像数据中嵌入和提取水印信息,包括相关算法的原理和实现方法。 通过这个例程,学习者可以了解和实践如何在MATLAB环境下,使用离散小波变换技术对图像进行水印嵌入和提取的过程,这不仅有助于版权保护,也为图像通信和安全领域提供了实用的工具。"

import numpy as np import matplotlib.pyplot as plt import pywt from skimage import io, color # 读取灰度图像并转换为RGB图像 img_gray = io.imread('lena.png', as_gray=True) img = color.gray2rgb(img_gray) # 对图像的三个通道进行DWT变换 coeffs_r = pywt.dwt2(img[:, :, 0], 'haar') coeffs_g = pywt.dwt2(img[:, :, 1], 'haar') coeffs_b = pywt.dwt2(img[:, :, 2], 'haar') # 设置压缩比率 compress_ratio = 0.5 # 计算阈值 threshold_r = np.sort(np.abs(coeffs_r[1].ravel()))[::-1][int(compress_ratio * len(coeffs_r[1].ravel()))] threshold_g = np.sort(np.abs(coeffs_g[1].ravel()))[::-1][int(compress_ratio * len(coeffs_g[1].ravel()))] threshold_b = np.sort(np.abs(coeffs_b[1].ravel()))[::-1][int(compress_ratio * len(coeffs_b[1].ravel()))] # 对小于阈值的系数进行置零 coeffs_r = list(coeffs_r) coeffs_r[0] = np.round(coeffs_r[0]) coeffs_r[1] = np.where(np.abs(coeffs_r[1]) < threshold_r, 0, coeffs_r[1]) coeffs_r[2] = np.where(np.abs(coeffs_r[2]) < threshold_r, 0, coeffs_r[2]) coeffs_g = list(coeffs_g) coeffs_g[0] = np.round(coeffs_g[0]) coeffs_g[1] = np.where(np.abs(coeffs_g[1]) < threshold_g, 0, coeffs_g[1]) coeffs_g[2] = np.where(np.abs(coeffs_g[2]) < threshold_g, 0, coeffs_g[2]) coeffs_b = list(coeffs_b) coeffs_b[0] = np.round(coeffs_b[0]) coeffs_b[1] = np.where(np.abs(coeffs_b[1]) < threshold_b, 0, coeffs_b[1]) coeffs_b[2] = np.where(np.abs(coeffs_b[2]) < threshold_b, 0, coeffs_b[2]) # 合并三个通道的系数 coeffs = [np.stack([coeffs_r[i], coeffs_g[i], coeffs_b[i]], axis=-1) for i in range(len(coeffs_r))] # 对图像进行IDWT反变换 img_dwt = pywt.idwt2(coeffs, 'haar') # 显示原始图像和压缩后的图像 fig, axes = plt.subplots(nrows=1, ncols=2, figsize=(8, 4)) ax = axes.ravel() ax[0].imshow(img) ax[0].set_title("Original image") ax[1].imshow(img_dwt) ax[1].set_title("Compressed image (DWT)") ax[1].set_xlabel("Compression ratio: {:.2f}".format(compress_ratio)) plt.tight_layout() plt.show()

2023-05-31 上传