基于matlab实现DCT数字水印嵌入与提取

针对“基于matlab实现DCT数字水印嵌入与提取”的完整攻略，我给出以下步骤：

嵌入水印

数字水印预处理

首先，需要准备好将要嵌入的数字水印，通常是一个小的二值化图像。将该二值化图像做DCT变换，并对其进行量化处理。

示例代码：

% 读取二值化图像
watermark = imread('watermark.bmp');
% 对水印图像进行DCT变换
watermark_dct = dct2(double(watermark));
% 对DCT系数进行量化处理
t = 25; % 量化步长
watermark_quantized = round(watermark_dct / t) * t;

原始图像DCT变换

接下来，需要对原始图像进行DCT变换，将其分成若干个非重叠的DCT块，并选取其中某些块进行嵌入水印。嵌入水印的具体方法可采用LSB、置乱等技术。

示例代码：

% 读取原始图像并进行DCT变换
original = imread('lena.bmp');
original_dct = dct2(double(original));

% 选取部分DCT块进行水印嵌入
num_blocks = 8; % 选取8个DCT块
block_size = 8; % DCT块大小为8x8
mask = ones(size(original));
for i = 1:num_blocks
    % 计算DCT块位置
    row = randi(size(original, 1) - block_size + 1);
    col = randi(size(original, 2) - block_size + 1);
    % 在掩码上标记该块
    mask(row:row+block_size-1, col:col+block_size-1) = 0;
    % 嵌入水印
    original_dct(row:row+block_size-1, col:col+block_size-1) = ...
        imnoise(original_dct(row:row+block_size-1, col:col+block_size-1), ...
        'salt & pepper', watermark_quantized);
end

嵌入后的图像DCT逆变换

嵌入完水印后，需要进行DCT逆变换，得到嵌入水印的图像。

示例代码：

% 对嵌入水印后的DCT系数进行逆变换
watermarked_dct = idct2(original_dct);
% 对DCT系数取整
watermarked = uint8(watermarked_dct);

提取水印

提取水印需要使用以下步骤：

数字水印预处理

同嵌入水印过程中的数字水印预处理步骤。

% 读取二值化图像
watermark = imread('watermark.bmp');
% 对水印图像进行DCT变换
watermark_dct = dct2(double(watermark));
% 对DCT系数进行量化处理
t = 25; % 量化步长
watermark_quantized = round(watermark_dct / t) * t;

处理被嵌入水印的图像

将被嵌入水印的图像进行DCT变换，直接将其与原始图像进行比对是不可行的，因为一些块可能没有嵌入水印，所以选择其中的那些块进行提取水印。

示例代码：

% 对被嵌入水印的图像进行DCT变换
watermarked_dct = dct2(double(watermarked));

% 对嵌入的DCT块进行频谱检测
for i = 1:num_blocks
    % 计算DCT块位置
    row = randi(size(original, 1) - block_size + 1);
    col = randi(size(original, 2) - block_size + 1);
    if mask(row, col) == 0
        % 检测到该块中嵌入了水印
        watermark_dct_block = double(watermark_quantized);
        watermarked_dct_block = watermarked_dct(row:row+block_size-1, col:col+block_size-1);
        % 提取DCT块中的水印
        extracted_watermark = (abs(watermark_dct_block) > abs(watermarked_dct_block));
        extracted_watermark = uint8(extracted_watermark * 255); % 还原为二值化图像
    end
end

在以上代码中，使用频谱检测来检测水印是否嵌入，若该块中有水印，则进行提取。

提取水印

提取出嵌入的DCT块中的水印后，需要进行DCT逆变换，再处理得到数字水印。

示例代码：

% 对提取出的水印DCT块进行逆变换
extracted_watermark_dct = idct2(double(extracted_watermark) * t);
% 对DCT系数取整
extracted_watermark_dct_quantized = round(extracted_watermark_dct);
% 反量化
extracted_watermark_dct_dequantized = extracted_watermark_dct_quantized * t;
% 对逆变换结果取整
extracted_watermark = uint8(extracted_watermark_dct_dequantized);

至此，完成了基于matlab实现DCT数字水印嵌入与提取的完整攻略。