MATLAB数字水印系统：离散小波变换与余弦变换融合算法实现

资 源 简 介

本MATLAB项目实现了基于DWT-DCT混合变换的数字水印技术，支持二值水印嵌入与提取。通过小波分解和DCT中频系数调制，平衡水印的不可见性与鲁棒性，适用于图像版权保护研究。

详 情 说 明

基于离散小波变换与余弦变换融合的数字水印嵌入与提取系统

项目介绍

本项目实现了一种基于DWT-DCT混合变换的数字水印算法系统，将离散小波变换的多分辨率分析能力与离散余弦变换的频域处理优势相结合。系统采用量化索引调制策略，在水印嵌入过程中选择小波分解后的中频DCT系数进行水印信息嵌入，实现了数字水印的高隐蔽性和强鲁棒性。该系统不仅提供了完整的水印嵌入与提取功能，还包含全面的性能评估和鲁棒性测试模块。

功能特性

• 混合变换水印嵌入：结合DWT多级分解与DCT频域变换，在图像中频区域嵌入水印
• 高可靠性水印提取：逆向提取过程能够准确恢复嵌入的二值水印信息
• 多重鲁棒性测试：支持JPEG压缩、噪声干扰等多种攻击条件下的水印存活能力验证
• 客观性能评估：提供PSNR（峰值信噪比）、NC（归一化相关系数）等量化指标
• 直观可视化界面：实时显示原始载体、含水印载体、提取水印的对比效果
• 参数灵活配置：支持小波分解层数、DCT块大小、量化步长等关键参数调整

使用方法

基本操作流程

1. 准备输入文件：

- 选择载体图像（支持RGB或灰度格式的JPEG/PNG/BMP文件） - 准备二值水印图像（黑白二值图像作为水印信息）

1. 设置嵌入参数：

- 配置小波分解层数（通常3-4层） - 设定DCT块大小（推荐8×8或16×16） - 调整量化步长（平衡不可见性与鲁棒性）

1. 执行水印嵌入：

- 系统自动完成DWT分解、DCT变换和QIM嵌入 - 生成含水印图像并保存

1. 水印提取验证：

- 加载含水印图像（可经过攻击处理） - 执行逆向提取过程恢复水印 - 查看提取结果与原始水印对比

1. 性能分析评估：

- 系统自动计算PSNR、SSIM、NC等质量指标 - 生成详细的评估报告和可视化图表

鲁棒性测试

• 压缩攻击测试：设置不同的JPEG压缩质量参数
• 噪声干扰测试：添加高斯噪声、椒盐噪声等干扰
• 综合性能统计：输出各攻击条件下的水印提取成功率

系统要求

软件环境

• MATLAB R2018b或更高版本
• Image Processing Toolbox图像处理工具箱
• Wavelet Toolbox小波分析工具箱（可选，用于高级小波函数）

硬件建议

• 内存：至少4GB RAM（处理大图像时推荐8GB以上）
• 存储空间：500MB可用磁盘空间
• 显示器：支持1024×768以上分辨率

文件说明

主程序文件整合了系统的核心功能模块，包括水印嵌入算法实现、提取流程控制、攻击模拟测试以及性能评估计算。该文件提供了完整的用户交互界面，能够处理图像载入与预处理、参数配置与验证、变换域系数处理、水印信息编码与解码、质量指标量化分析以及结果可视化展示等一系列关键操作。