C++：图片数字水印-基于OpenCV+LSB
由于之前在网上看到的关于LSB的方法大都是以MATLAB||Python写的，于是博主基于其思路改编后得出以下的内容：
一、原理：
1.首先准备一张彩色的图片（2px*2px）
为了方便展示，我用PS准备了一张(2px * 2px)的图片，图片的每个像素里的RGB值分别为：
| 位置 | R | G | B |
|---|---|---|---|
| [0,0] | 10 | 100 | 200 |
| [0,1] | 200 | 100 | 10 |
| [1,0] | 200 | 10 | 100 |
| [1,1] | 100 | 10 | 200 |
图片格式保存为bmp(无损压缩)，保存jpg时会对图片内容产生压缩
2.在终端上查看这张图片
需要注意的是这里查看的代码不是cv::imshow(),而是用cout
int main(int argc, char* argv[]) {
if (argc < 2) return -1;
cv::Mat img = imread(argv[1],cv::IMREAD_COLOR);
cout << img << endl;
return 0;
}
$ ./a.out test.bmp
[200, 100, 10, 10, 100, 200;
100, 10, 200, 200, 10, 100]
由此我们可以知道：
- 在Mat里面彩色图片的每个像素都按照B、G、R的图层顺序存储的
- 存储的每个单位的值都介于0~255之间
- 一行中的所有像素以及每个像素的三个图层之间都以逗号分开
- 行与行之间以分号隔开
得知上述信息后就好办了~为了方便解释，我们将上面得到的矩阵用二进制的形式展示一下：
[11001000, 01100100, 00001010, 00001010, 01100100, 11001000;
01100100, 00001010, 11001000, 11001000, 00001010, 01100100]
到了这一步就可以来愉快的解释LSB了，假设我们把每个单元里的最低有效位都归零，然后再按照需求填入我们想要的信息
如果改变的是最后一位，那在最终的数值上只是±1，对图片的颜色而言，肉眼几乎不会感到有什么变化。即便修改的是倒数第二位，最终的数值上也就±3，感觉还可以（在最后测试的时候会放上效果图）。修改倒数第三位的话，最终的数值±5，以此类推……
3.准备一张水印图片(黑白)
为了方便演示，我将水印图和原图的大小设为一样的了。下方的代码不用担心水印图和原图尺寸不一致的问题~
假设上图是我要加的水印，信息只有黑白两色，那么我们可以将黑色定义为0；白色定义为1。然后把信息写入原图当中~
4.为原图添加水印信息
原图：
[11001000, 01100100, 00001010, 00001010, 01100100, 11001000;
01100100, 00001010, 11001000, 11001000, 00001010, 01100100]
水印图：
[00000001, 00000001, 00000001, 00000000, 00000000, 00000000;
00000000, 00000000, 00000000, 00000001, 00000001, 00000001]
原图 + 水印图：
[11001001, 01100101, 00001011, 00001010, 01100100, 11001000;
01100100, 00001010, 11001000, 11001001, 00001011, 01100101]
原图：
添加水印后的图片：
还原之后的水印：
这样水印的信息就已经添加到了图片里面，但肉眼几乎看不出有什么区别。
需要注意的是，图片的保存格式最好选择bmp格式，若以其它格式保存(jpeg/png)会压缩失真。
失真后的图片水印也不会像之前那么清楚，这也是这个方法测试下来的一大缺点！
二、源码C：
/*************************************************************************
> File Name: 001_waterMarkLSB.cpp
> Author: PeterShen
> Mail: [email protected]
> Created Time: 2019年08月25日 星期日 00时00分09秒
************************************************************************/
#include 三、测试：
水印图：
原图：
在最低位嵌入水印（±1）：
在倒数第二位嵌入水印（±3）：
在倒数第三位嵌入水印（±7）：
在倒数第四位嵌入水印（±15）：
在第三位时已经有肉眼明显可见的水印样子出来了，第四位的时候更加明显，第二位时需要仔细看才能看的到而第一位基本看不到了
而以上所有图片，把加水印的那一层提取出来，都能得到很清晰的水印：
目前图片格式为bmp，将图片通过PS转换为jpg格式后提取到的水印为：
（此处使用的是在倒数第二位加水印）
将图片缩放后测试水印：
对图片进行裁切后测试：
四、总结：
优点：
1.添加水印后即不影响图片的整体美观，又能留住水印里的信息
2.对图片进行裁切、涂改编辑后，保留的原图部分依然能提取到清晰的水印信息
缺点：
1.对图片进行压缩编辑后，水印信息会受到较大干扰
2.水印信息可以在后期进行擦除，可以很容易的被破坏