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基于DCT域图像数字水印算法研究

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作者：用户投稿来源：网络发布时间： 13/05/06

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4 系统实现

4.1 水印嵌入

4.1.1 水印嵌入思路分析

设载体图像为I，水印信号为W，密钥为K，则水印的嵌入可用一下公式描述：

I_w＝F（I, W, K） (4.1)

其中F表示水印嵌入算法，有两种常用的水印嵌入公式

V_i^w＝V_i＋αW_j (4.2)

V_i^w＝V_i (I＋αW_i) (4.3)

其中，V_i ,V_i^w，分别表示载体图像象素和嵌入水印的图像象素；W_i为水印信号分量，0≤i≤k；α为强度因子。为了保证在水印不可见的前提下，尽可能提高嵌入水印的强度，α的选择必须考虑图像的性质和视觉系统的特性。

4.1.2 水印嵌入步骤

(1)图像分裂。将原始图像f(x，y)分裂为互不覆盖的8×8图像子块，记为B_k。

(2)块分类。根据纹理掩蔽特性，图像纹理越复杂，水印的可见性门限越高，即可以嵌入更高强度的水印信号，以提高水印稳健性。为此，依据图像子块内边缘点密度可以把图像子块分为两类：第一类S₁为具有较强纹理图像子块。第二类S₂为具有较强纹理的图像子块。由于边缘点代表图像象素灰度的突变点，图像块内的边缘点越多，纹理越强，反之越弱。

块分类可描述为：如果number{e(x,y)≠0,(x,y)єB_k}≤T₁,则B_kєS₁；否则，B_kєS₂，其中，e(x,y)代表从原始图像f(x，y)中抽取的二值化边缘图，T₁为预先设定的门限。

(3)DCT变换。在进行块分类后，对分裂后的每一个图像子块都进行DCT变换。F_k(u,v’)=DCT{f_k(x,y) ≠0，0≤x’，y’<8}，0≤u’，v<8。

(4)水印嵌入。水印W由服从Gaussian分布N(0,1)的随即序列所构成，长度为K，即W={x_i,0≤i≤k-1}。

F_k’(u,v’)= F_k(x,y)(1+x_i)，if u’=v=0

F_k’(u,v’)= F_k(u,v’)，otherwise

(5)DCT反变换。对DCT域中调整后的图像子块进行DCT反变换得到含水印的图像。MATLAB图像处理工具箱提供的dct2和idct来实现DCT变换和DCT反变换。