信息隐藏 实验五 Patchwork 图像信息隐藏

一，实验目的

1，了解Patchwork信息隐藏特点，

2，掌握基于Patchwork 的图像信息隐藏原理

3，设计并实现一种 Patchwork 的信息隐藏方法

二，实验环境

1， Windows XP 操作系统

 2， Matlab 7.1版本软件

3， BMP格式图片文件

三，实验原理

1，Patchwork是指从载体数据中选择一些数据组成两个集合，通过修改这两个集合之间的某种关系来携带水印信息。这两个集合可以是两个系数、两组系数或者是两个特征量。两个集合之间的关系可以是大小关系、能量关系、逻辑关系和奇偶关系等。Patchwork方法嵌入水印时，通过修改集合之间的某种关系来嵌入水印；提取水印时则根据对应的关系来提取嵌入的水印信息。

2，在本实验报告中，验证了通过随机方式把像素分组的方法。随机选择N对像素点（ai和bi），然后将ai点的值增加d，将bi点的像素值减少d。

3，同时，设计了自己的算法。先把图像的像素写成一维矩阵，根据矩阵下标4*n形式和4*n-1形式分为两组，将下标为4*n形式所对应的像素增加常量d=2.3，将下标为4*n-1形式所对应的像素减少常量d=2.3。

四，实验内容

1, 验证通过随机方式把像素分组的方法。

(1)嵌入秘密信息

clc;

clear all;

读入载体图像

ni=rgb2gray(oi);

wi=ni;

[row col]=size(wi);

wi=double(wi);

wi=wi(:);

n=floor((row*col)/10);

length=row*col;

rand('state',123);%产生随机数的密钥

a=rand(1,n);%产生N长度的随机数

d=2.3;%定义修改的分量

count=0;

k=1;

while k<=n

if (a(1,k)>=0.5)

        wi(k*10,1)=wi(k*10,1)+d;

        wi(k*10-1,1)=wi(k*10-1,1)-d;

    end

    k=k+1;

end

for i=1:row

    for j=1:col

        wil(i,j)=wi(row*(j-1)+i,1);

    end

end

wil=uint8(wil);

subplot(1,2,1);imshow(ni);%显示原始图像

subplot(1,2,2);imshow(wil)%显示新图像

下图为原图与嵌入信息的图像：

（2）计算两个样本均值的差

clc;

clear;

读入嵌入水印后的图像

wi=oi;

[row col]=size(wi);

wi=double(wi);

wi=wi(:);

n=floor((row*col)/10);

r=1.6;

rand('state',123);%产生随机数的密钥

a=rand(1,n);%产生N长度的随机数

d=2.3;%定义修改的分量

count=0;

k=1;

tempa=0;

tempb=0;

while k<=n

if(a(1,k)>=0.5)

        tempa=tempa+wi(k*10,1);

        tempb=tempb+wi(k*10-1,1);

        count=count+1;

    end

    k=k+1;

end

avea=tempa/count;

aveb=tempb/count;

if((avea-aveb)>r*d)

    watermark=1;

else

    watermark=0;

end

计算后的结果在workspace中可以看出：

2，设计了自己的算法。

先把图像的像素写成一维矩阵，根据矩阵下标4*n形式和4*n-1形式分为两组，将下标为4*n形式所对应的像素增加常量d=2.3，将下标为4*n-1形式所对应的像素减少常量d=2.3。

（1）嵌入秘密信息

clc;

clear all;

读入载体图像

ni=rgb2gray(oi);

wi=ni;

[row col]=size(wi);

wi=double(wi);

wi=wi(:);

length=row*col;

n=length/4;

d=2.3;

for k=1:n

     wi(k*4,1)=wi(k*4,1)+d;

     wi(k*4-1,1)=wi(k*4-1,1)-d;

     k=k+1;

end

for i=1:row

    for j=1:col

        wil(i,j)=wi(row*(j-1)+i,1);

    end

end

wil=uint8(wil);

subplot(1,2,1);imshow(ni);%显示原始图像

subplot(1,2,2);imshow(wil)%显示新图像

下图为原图与嵌入信息的图像：

（2）计算两个样本均值的差

clc;

clear;

读入嵌入水印后的图像

wi=oi;

[row col]=size(wi);

wi=double(wi);

wi=wi(:);

r=1.6;

length=row*col;

n=length/4;

d=2.3;

tempa=0;

tempb=0;

count=0;

for k=1:n

    tempa=tempa+wi(k*4,1);

    tempb=tempb+wi(k*4-1,1);

    count=count+1;

    k=k+1;

end

avea=tempa/count;

aveb=tempb/count;

if((avea-aveb)>r*d)

    watermark=1;

else

    watermark=0;

end

结果在workspace中显示：

五，实验总结

通过该实验，了解了Patchwork信息隐藏特点，掌握基于Patchwork 的图像信息隐藏原理，并自己设计并实现一种 Patchwork 的信息隐藏方法。