Python实现图像空域随机水印加入与提取

本文要点在于Python扩展库pillow中Image类的运用。图像空域随机水印的主要思路在于：在原始图像中随机选取一些位置替换为水印图片中的非背景像素，同时生成日志文件记录替换的位置和水印中像素位置的对应关系，然后可以根据加入水印的图片和日志文件来提取和验证水印。

from os import remove

from os.path import isfile

from random import sample, choice

from PIL import Image

def mergeWaterMark(originPic, watermarkPic, logTxt):

#原始图片和水印文件必须为图片格式

if (not originPic.endswith(('.jpg', '.bmp', '.png'))) or (not watermarkPic.endswith(('.jpg', '.bmp', '.png'))):

return 'Error format.'

#打开原图和水印图片，并获取大小

imOrigin = Image.open(originPic)

originWidth, originHeight = imOrigin.size

imWaterMark = Image.open(watermarkPic)

watermarkWidth, watermarkHeight = imWaterMark.size

#随机生成水印位置

allPositions = [(w,h) for w in range(originWidth) for h in range(originHeight)]

positions = sample(allPositions, watermarkWidth*watermarkHeight)

fpLog = open(logTxt, 'w')

#写入水印文件大小

fpLog.write(str((watermarkWidth,watermarkHeight))+'\n')

for w in range(watermarkWidth):

for h in range(watermarkHeight):

c = imWaterMark.getpixel((w,h))

c = c[:3]

#只写入不是白色的像素

if c != (255,255,255):

p = choice(positions)

#写入像素值

imOrigin.putpixel(p, c)

#避免重复修改同一个像素

positions.remove(p)

#生成日志文件，用来提取水印

fpLog.write(str(p+(w,h))+'\n')

fpLog.close()

#生成加入水印的新图片

imOrigin.save(originPic[:-4]+'_new'+originPic[-4:])

def restoreWaterMark(mergedPic, logTxt, watermarkPic):

#删除原来提取过的水印文件

if isfile(watermarkPic):

remove(watermarkPic)

imMerged = Image.open(mergedPic)

with open(logTxt) as fp:

for line in fp:

#读取每一行并还原为元组

line = eval(line.strip())

#第一行是水印图片尺寸，先创建水印文件

if len(line)==2:

imWaterMark = Image.new('RGB', line, (255,255,255))

else:

#提取水印像素并写入水印文件

c = imMerged.getpixel((line[0],line[1]))

c = c[:3]

imWaterMark.putpixel((line[2],line[3]), c)

#保存提取的水印

imWaterMark.save(watermarkPic)

#测试

mergeWaterMark('origin.bmp', 'watermark.png', 'logg.txt')

restoreWaterMark('origin_new.bmp', 'logg.txt', 'restoredWaterMark.png')

测试用的原始图片：

测试用的水印图片：

加入水印以后的图片：

提取出来的水印：