Java使用OpenCV 基于離散傅里葉變換算法 實(shí)現(xiàn)圖片盲水印添加

前言

最近公司孵化一個項(xiàng)目趾盐,里面涉及到大量的原創(chuàng)照片及圖片搬泥,目前我們使用的明文水印,不但對用戶體驗(yàn)有一定影響唯沮,并且這種水印也極其容易被破壞脖旱,之前了解到一種基于傅里葉變換實(shí)現(xiàn)的盲水印堪遂,這種盲水印技術(shù)相比普通水印,不僅具有更好的用戶視覺體驗(yàn)萌庆,安全性亦是拉了普通水印幾條街
早在16年溶褪,阿里的內(nèi)部泄密事件發(fā)生后,一位知乎大神在知乎上對這種技術(shù)已經(jīng)給出了很詳細(xì)的解釋践险,帖子中也給出了相關(guān)理論和matlab代碼及對其水印的安全測評 :阿里巴巴公司根據(jù)截圖查到泄露信息的具體員工的技術(shù)是什么猿妈? - 知乎

整個過程大概如下

  • 打水印
    先將原圖片進(jìn)行 離散傅里葉變換 到頻域,加上水印后再通過離散傅里葉逆變換到空間域恢復(fù)圖片
  • 解水印
    將打有水印的圖片通過傅里葉變換到頻域巍虫,提取出水印
    本篇文章主要介紹 JAVA 結(jié)合OpenCV實(shí)現(xiàn)盲水印服務(wù)彭则,并對其進(jìn)行封裝,供整個系統(tǒng)各個服務(wù)進(jìn)行調(diào)用

搭建OpenCV開發(fā)環(huán)境占遥,加載OpenCV動態(tài)庫

環(huán)境:JDK1.8 + Maven3.x + IntelliJ IDEA 2018.2.5 + OpenCV2.4.13 + Windows

  • OpenCV2.4.13 下載地址
    安裝OpenCV
    其實(shí)安裝程序做的也就是把Opencv內(nèi)容解壓到你所選擇的目錄下面而已
    新建一個Maven項(xiàng)目 File --> Project Strcture --> Project Settings --> Libraries 點(diǎn)擊+號 把opencv-2413.jar引入
    1540465259781.png

    添加 OpenCV動態(tài)庫
    1540465439928.png

    1540465479941.png

    點(diǎn)擊 Apply
    1540465519128.png

創(chuàng)建工具類 ImgWatermarkUtil.java

import org.opencv.core.*;
import org.opencv.imgproc.Imgproc;

import java.util.ArrayList;
import java.util.List;

/**
 * @author yangxiaohui
 * @Date: Create by 2018-10-25 19:14
 * @Description: 添加圖片盲水印工具類
 */
public class ImgWatermarkUtil {
    private static List<Mat> planes = new ArrayList<Mat>();
    private static List<Mat> allPlanes = new ArrayList<Mat>();
    /**
     * <pre>
     *     添加圖片文字水印
     * <pre>
     * @author Yangxiaohui
     * @date 2018-10-25 19:16
     * @param image             圖片對象
     * @param watermarkText     水印文字
     */
    public static Mat addImageWatermarkWithText(Mat image, String watermarkText){
        Mat complexImage = new Mat();
        //優(yōu)化圖像的尺寸
        //Mat padded = optimizeImageDim(image);
        Mat padded = splitSrc(image);
        padded.convertTo(padded, CvType.CV_32F);
        planes.add(padded);
        planes.add(Mat.zeros(padded.size(), CvType.CV_32F));
        Core.merge(planes, complexImage);
        // dft
        Core.dft(complexImage, complexImage);
        // 添加文本水印
        Scalar scalar = new Scalar(0, 0, 0);
        Point point = new Point(40, 40);
        Core.putText(complexImage, watermarkText, point, Core.FONT_HERSHEY_DUPLEX, 1D, scalar);
        Core.flip(complexImage, complexImage, -1);
        Core.putText(complexImage, watermarkText, point, Core.FONT_HERSHEY_DUPLEX, 1D, scalar);
        Core.flip(complexImage, complexImage, -1);
        return antitransformImage(complexImage, allPlanes);
    }
    /**
     * <pre>
     *     獲取圖片水印
     * <pre>
     * @author Yangxiaohui
     * @date 2018-10-25 19:58
     * @param image
     */
    public static Mat getImageWatermarkWithText(Mat image){
        List<Mat> planes = new ArrayList<Mat>();
        Mat complexImage = new Mat();
        Mat padded = splitSrc(image);
        padded.convertTo(padded, CvType.CV_32F);
        planes.add(padded);
        planes.add(Mat.zeros(padded.size(), CvType.CV_32F));
        Core.merge(planes, complexImage);
        // dft
        Core.dft(complexImage, complexImage);
        Mat magnitude = createOptimizedMagnitude(complexImage);
        planes.clear();
        return magnitude;
    }

    private static Mat splitSrc(Mat mat) {
        mat = optimizeImageDim(mat);
        Core.split(mat, allPlanes);
        Mat padded = new Mat();
        if (allPlanes.size() > 1) {
            for (int i = 0; i < allPlanes.size(); i++) {
                if (i == 0) {
                    padded = allPlanes.get(i);
                    break;
                }
            }
        } else {
            padded = mat;
        }
        return padded;
    }
    private static Mat antitransformImage(Mat complexImage, List<Mat> allPlanes) {
        Mat invDFT = new Mat();
        Core.idft(complexImage, invDFT, Core.DFT_SCALE | Core.DFT_REAL_OUTPUT, 0);
        Mat restoredImage = new Mat();
        invDFT.convertTo(restoredImage, CvType.CV_8U);
        if (allPlanes.size() == 0) {
            allPlanes.add(restoredImage);
        } else {
            allPlanes.set(0, restoredImage);
        }
        Mat lastImage = new Mat();
        Core.merge(allPlanes, lastImage);
        return lastImage;
    }
    /**
     * <pre>
     *     為加快傅里葉變換的速度俯抖,對要處理的圖片尺寸進(jìn)行優(yōu)化
     * <pre>
     * @author Yangxiaohui
     * @date 2018-10-25 19:33
      * @param image
     * @return
     */
    private static Mat optimizeImageDim(Mat image) {
        Mat padded = new Mat();
        int addPixelRows = Core.getOptimalDFTSize(image.rows());
        int addPixelCols = Core.getOptimalDFTSize(image.cols());
        Imgproc.copyMakeBorder(image, padded, 0, addPixelRows - image.rows(), 0, addPixelCols - image.cols(),
                Imgproc.BORDER_CONSTANT, Scalar.all(0));

        return padded;
    }
    private static Mat createOptimizedMagnitude(Mat complexImage) {
        List<Mat> newPlanes = new ArrayList<Mat>();
        Mat mag = new Mat();
        Core.split(complexImage, newPlanes);
        Core.magnitude(newPlanes.get(0), newPlanes.get(1), mag);
        Core.add(Mat.ones(mag.size(), CvType.CV_32F), mag, mag);
        Core.log(mag, mag);
        shiftDFT(mag);
        mag.convertTo(mag, CvType.CV_8UC1);
        Core.normalize(mag, mag, 0, 255, Core.NORM_MINMAX, CvType.CV_8UC1);
        return mag;
    }
    private static void shiftDFT(Mat image) {
        image = image.submat(new Rect(0, 0, image.cols() & -2, image.rows() & -2));
        int cx = image.cols() / 2;
        int cy = image.rows() / 2;

        Mat q0 = new Mat(image, new Rect(0, 0, cx, cy));
        Mat q1 = new Mat(image, new Rect(cx, 0, cx, cy));
        Mat q2 = new Mat(image, new Rect(0, cy, cx, cy));
        Mat q3 = new Mat(image, new Rect(cx, cy, cx, cy));
        Mat tmp = new Mat();
        q0.copyTo(tmp);
        q3.copyTo(q0);
        tmp.copyTo(q3);
        q1.copyTo(tmp);
        q2.copyTo(q1);
        tmp.copyTo(q2);
    }
}

測試:

import org.opencv.core.Core;
import org.opencv.core.Mat;

import static org.opencv.highgui.Highgui.imread;
import static org.opencv.highgui.Highgui.imwrite;

/**
 * @author yangxiaohui
 * @Date: Create by 2018-10-25 19:42
 * @Description:
 */
public class Main {
    static{
        //加載opencv動態(tài)庫
        System.loadLibrary(Core.NATIVE_LIBRARY_NAME);
    }
    public static void main(String[] args){
        Mat img = imread("stzz.jpg");//加載圖片
        Mat outImg = ImgWatermarkUtil.addImageWatermarkWithText(img,"testwatermark");
        imwrite("stzz-out.jpg",outImg);//保存加過水印的圖片
        //讀取圖片水印
        Mat watermarkImg = ImgWatermarkUtil.getImageWatermarkWithText(outImg);
        imwrite("stzz-watermark.jpg",watermarkImg);//保存獲取到的水印
    }

}


加水印前:


image.png

加水印后:


image.png

讀取的水印:
image.png
最后編輯于
?著作權(quán)歸作者所有,轉(zhuǎn)載或內(nèi)容合作請聯(lián)系作者
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