基于DCT变换和位平面分解的数字水印嵌入提取算法matlab仿真

1.算法运行效果图预览

2.算法运行软件版本

matlab2022a

3.算法理论概述

基于离散余弦变换（Discrete Cosine Transform, DCT）和位平面分解（Bit-Plane Decomposition）的数字水印嵌入与提取算法，是一种结合了频域与空域特性的稳健数字水印技术。该方法利用DCT变换将图像信号转换到频域，以利于在视觉重要性较低的频率系数中嵌入水印信息；同时，通过位平面分解，可以精细地控制水印嵌入的强度和鲁棒性，保证水印在图像处理操作下的存活率。

3.1 离散余弦变换（DCT）

DCT是将图像从空间域转换到频率域的一种变换方法，常用于图像压缩和数字水印领域。对于一个N×N的图像块X，其二维DCT可表示为：

3.2 位平面分解

位平面分解是将图像的每个像素值按照二进制位分解成多个位平面，第i位平面包含了所有像素值的第i位。对于8位灰度图像，共有8个位平面，最低有效位（LSB）对应第0位平面，最高有效位（MSB）对应第7位平面。

3.3 数字水印嵌入算法

3.4 数字水印提取算法

4.部分核心程序

[Imark,Mwk_binarys] = func_desert(Mwk_binary,RR,CC,4);
  
figure(1);
subplot(122);
imshow(Imark,[]);
title('提取水印');
  
binary = Mwk_binarys;
[n,m]  = size(binary);
[l,h]  = size(low_high);
gray   = zeros(n,m);
block_size =(n*m/l)^0.5;
  
for i=1:block_size:n
    for j=1:block_size:m
        n1=ceil(i/block_size); 
        m1=ceil(j/block_size);
        a=low_high((n1-1)*(m/block_size)+m1,1);   
        b=low_high((n1-1)*(m/block_size)+m1,2);
         
        temp=binary(i:i+block_size-1,j:j+block_size-1);
        temp1=temp;        
                
        dix= temp==0;
        temp1(dix)=a;
        dix=find(temp==1);
        temp1(dix)=b;
         
        gray(i:i+block_size-1,j:j+block_size-1)=temp1;
    end
end
subplot(121);
imshow(uint8(gray));
  
  
%提取水印的性能分析
Imark0 = imread('1.bmp');
  
  
Imark0=imresize(Imark0,[64,64]);
PSNR(jj) = func_psnr((Imark0),(Imark));
NC(jj)   = func_nc((Imark0),(Imark)) ;
end
  
figure;
plot(NOISE,PSNR,'b-o');
grid on
xlabel('noise');
ylabel('PSNR');
  
figure;
plot(NOISE,NC,'b-o');
grid on
xlabel('noise');
ylabel('NC');