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实验二：鲁棒性图像实验

1.实验类别

设计型实验：熟悉matlab在数字图像处理方面的操作，设计一种鲁棒性图

像算法，并给出实验结果。

2.实验目的

了解matlab有关图像的基本操作，如图像的读写，显示等。掌握二维DFT

变换及其意义，掌握基本的灰度变换方法。

内容保护方法。

3.实验条件

(1)WindowsXP或WindowsVista等操作系统；

(2)Matlab7.x版本软件；

(3)图像库。

4.实验原理

Matlab是广泛使用的一种可视化科学计算软件，它具有语法结构简单、数

值计算高效、图形功能完备和图像处理方便的特点，是信号处理和信息隐藏处理

中使用最多的软件。离散变换、离散余弦变换和离散小波变换是图像、音

频信号处理的基础操作。时域信号转换到不同变换域以后，对导致不同程度的能

量集中。

数字图像的真实性完整性认证技术是多安全保护的重要研究课题。图像

完整性认证是不允许图像有任何丝毫的改变，在要求很严格或是非常的情况

下就需要用到完整性认证。基于学意义上的认证方法均属于图像完整性认证。

图像内容认证允许图像经受一些不损害图像质量的操作，只要使代表图像内容的

特性得到认证即可。数字图像占据了数字化作品的很大一部分，除了数字图像本

身的诸多优点外，数字图像还有如下特点：数据量大，在和传输的过程中会

经受JPEG有损压缩、添加噪声、滤波等不会损耗图像内容质量的处理操作。这

方法。

图像内容认证的两种方法里，数字水印的技术己日渐成熟，而数字哈希技术

是一个新兴的课题，因此研究数字哈希技术更具有性和实际意义。

数字图像哈希是将图像数据映射到一个简短的固定长度的比特流中。根据人

类视觉系统反应，使得不同内容的图像具有不同的哈希值，内容相似的图像具有

相似的哈希值。

现有的许多图像哈希方案都用以下三个步骤来产生哈希序列：

(l)产生一个关键依赖型的特征向量；

(2)量化该特征向量；

(3)压缩己经量化了的向量。

其中最具有性的一步就是第一步，产生的特征向量既要代表图像的内容，

又要适应一些轻微的误差失真，如普通的过滤操作(如平均和均值滤波)、几何失

真(如旋转，平移和尺度变换)、JPEG压缩和非线形亮度变化。其方法主要有：基

于图像统计学特性的方法（灰度直方图、小波统计特性）、基于图像关系的方法

（DCT系数对、小波系数对）、基于原始图像特征表述的方法（SVD值）、基于

低层图像特征提取的方法（特征点）等等。

5.实验要求

5.1Matlab操作

1.在Matlabworkspace中生成一幅大小为512×512像素的8位灰度图,背

景为黑色，有一个宽40像素高20像素的白色矩形。如下图所示：

2.将这幅图像保存为文件test.bmp。

3.从文件test.bmp中读出图像到变量I。

4.在Matlab图形界面中显示变量I所代表的图像。

5.对I分别作二维DFT变换，结果保存到变量F。注意将频域原点调整至

位置。

6.将频谱,即|F|的取值范围调整为0－255并显示。

7.对频谱图的意义作简要说明。