基于Arnold变换的DCT域数字图像水印算法研究(10)

西安文理学院本科毕业设计（论文）

第四章 基于Arnold变换的DCT域的数字水印算法

4.1 算法设计步骤 4.1.1 水印预处理

第一步：读入水印图像M,假设水印M图像大小为M?N。将水印图像改变成大小为64*64，并对其进行二值化处理，得到水印图像为M'。

第二步：利用Arnold变换对水印图像M'按照式（2.4）进行置乱，置乱后的水

印图像为ML。

经Arnold变换8次，25次，48次后的水印图像如图所示:

(a)原始水印图像 (b)置换8次 （c）置换25次 （d）置换48次

图4.1水印和置换水印

4.1.2 水印嵌入

第一步：读入原始载体图像I,其大小为X*Y。

第二步：对原始载体图像分成互不覆盖的8*8块，每一块大小为

XY*,对每一块88进行DCT变换，即I'?DCT2(I),变换后得到其中频、高频、低频分量。

第三步：选择嵌入点，从理论上说，根据人类视觉系统（HVS）特性，水印应该嵌入到低频分量，这样其鲁棒性好，但为了保证水印的水印不可见性，可以折中考虑，在本算法中，调整后的水印图像为Ml?{Ml(i,j),0?i?64,0?j?64}，将水印信息分别嵌入到每一块的第（x,y）系数上，即Id(x,y)?k*Ml(i,j),k为嵌入强度。

第四步：对加入水印信息的图像进行离散余弦逆变换，即I''?IDCT(Id)，这样得到了嵌入水印后的水印图像。

''4.1.3 水印提取

水印提取算法大致是嵌入算法的逆过程

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第一步：对嵌入水印后的图像I''分成8*8块，每一块进行DCT变换，分别得到每一块的系数，取出每一块中点(x,y)处系数I''d(x,y)，并做相应计算：'I''(x,y)，k为嵌入强度，得到加密后的水印图像'ML(i,j)。 Ml(i,j)?dk第二步：对加密后的水印图像M'L(i,j)进行解密，然后进行40次Arnold变换，再将变换后进行二值化处理即可得到原始水印图像。

4.2 实验结果与分析

本算法中，原始载体图像I大小为512?512的256级灰度图像，水印图像M大小为75*75的二值图像，嵌入强度k?5，得到的结果如下所示：

(a)原始载体图像 (c) 嵌入水印后的图像

(b)原始水印图像 (d)提取出的水印图像

图4.2 原始载体图像和嵌入水印效果图

从图4.2可以看出，嵌入水印后对原始载体图像的影响较小，通过该算法提出 的水印图像效果也较好，说明了该算法有较好的水印不可见性。

1）椒盐噪声攻击测试

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图4.3椒盐噪声系数0.001

图4.4椒盐噪声系数0.005 2）高斯噪声攻击测试

图4.5噪声系数0.005

3）滤波攻击测试

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图4.6 滤波攻击测试 4）剪切攻击测试

图4.7 剪切攻击测试

5）直方图均衡化

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图4.8 直方图均衡化测试

6）缩放攻击测试

图4.9 图像放大两倍再缩小攻击测试

图4.10 图像放大四倍再缩小四倍攻击测试

由攻击测试结果表明：该算法对于图像缩放，加噪、剪切、滤波等攻击测试有很好的鲁棒性，是一种可行的数字图像水印算法。但是，该算法的缺点是在经过旋

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