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基于FPGA的数字水印算法实现

作　者: 张钉铭
导　师: 雷仲魁
学　校: 南京航空航天大学
专　业: 信号与信息处理
关键词: 数字水印 FPGA实现 置乱变换 混沌序列 DCT硬件实现 SOPC
分类号: TP309.7
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
下　载: 38次
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内容摘要


数字水印技术在多媒体安全领域拥有举足轻重的地位，被广泛用于版权保护、内容认证、拷贝控制等领域。自数字水印技术提出以来，国内外大量学者对其进行了深入的研究，提出了很多基于软件实现的水印算法。随着Photoshop、ACDSee等图像处理软件的发展和普及，通过软件向数字图像中添加水印信息不能使人百分之百的信服，尤其是法庭上的数码照片、电子票据、电子合同等，同时由于水印算法的复杂性，基于软件实现的水印系统很难满足实时性的需求。而基于FPGA实现的水印系统可以在数字图像获取的瞬间就嵌入水印，不仅满足实时性的要求，同时也大大提高了图像的可信度。此外，基于FPGA实现的水印系统具有低功耗、可靠性高、成本低的优点，可以很容易的集成到消费类电子产品中。因此对基于FPGA的数字水印算法进行研究具有很重要的实用价值和研究意义。本文主要完成的工作有：1、通过对已有基于FPGA实现的水印算法的研究，提出一种基于HVS（人眼视觉系统）的DCT域盲水印算法，该算法利用HVS选择图像DCT域中频系数进行水印嵌入，通过混沌序列控制水印嵌入系数的位置，增强算法安全性，同时通过对水印图像进行Arnold置乱，以降低相邻水印信息之间的相关性，进而提高水印算法的鲁棒性。实验证明，该算法具有很好的隐蔽性和鲁棒性。2、对本文提出的水印算法进行FPGA实现。采用模块化的设计方法，首先给出该系统实现的整体框架，接着对该框架中的各个模块分别进行设计验证，最后对该设计进行FPGA板级仿真验证，结果表明该系统可以正常工作。从中提出的水印图像清晰可见。

全文目录


摘要  4-5
ABSTRACT  5-8
图表清单  8-10
缩略词  10-11
第一章 绪论  11-18
  1.1 引言  11-15
    1.1.1 课题研究意义  11-12
    1.1.2 水印技术国内外研究现状  12-13
    1.1.3 FPGA 发展概述  13-15
  1.2 FPGA 实现数字水印的优点  15-16
  1.3 论文内容安排  16-18
第二章 数字水印技术  18-31
  2.1 引言  18
  2.2 数字水印系统  18-22
    2.2.1 数字水印系统的模型  18-19
    2.2.2 数字水印系统的基本特征  19-20
    2.2.3 数字水印系统的分类  20-22
  2.3 数字水印典型算法  22-25
    2.3.1 空间域数字水印算法  22-23
    2.3.2 变换域数字水印算法  23-24
    2.3.3 压缩域数字水印算法  24-25
  2.4 常见的水印攻击方法及水印算法的评价标准  25-29
    2.4.1 常见的水印攻击方法  25-27
    2.4.2 数字水印算法的评价标准  27-29
  2.5 数字水印技术的主要应用领域  29-30
  2.6 本章小结  30-31
第三章 基于 HVS 的 DCT 域盲水印算法  31-49
  3.1 引言  31
  3.2 人眼视觉特性  31-33
  3.3 离散余弦变换  33-35
    3.3.1 离散余弦变换（DCT）的定义  33-34
    3.3.2 离散余弦变换域水印技术特点  34-35
  3.4 置乱变换  35-37
  3.5 混沌序列  37-38
  3.6 水印信息的嵌入与提取  38-41
    3.6.1 水印信息的嵌入点选择  39
    3.6.2 水印信息的嵌入步骤  39-40
    3.6.3 水印信息的提取步骤  40-41
  3.7 仿真结果与分析  41-48
    3.7.1 水印的提取  42
    3.7.2 水印算法的鲁棒性验证  42-48
  3.8 本章小结  48-49
第四章 数字水印算法的 FPGA 实现  49-67
  4.1 整体实现方案  49-50
  4.2 SOPC 系统模块  50-51
  4.3 二维 DCT/IDCT 模块  51-62
    4.3.1 一维 DCT 实现结构  51-53
    4.3.2 二维 DCT 实现结构  53-57
    4.3.3 一维 IDCT 实现结构  57-60
    4.3.4 二维 IDCT 实现结构  60-62
  4.4 水印信息置乱模块  62-64
  4.5 混沌序列模块  64-65
  4.6 水印嵌入模块  65-66
  4.7 本章小结  66-67
第五章 系统综合与实现  67-71
  5.1 系统综合结果  67-69
  5.2 系统实现结果  69-70
  5.3 本章小结  70-71
第六章 总结和展望  71-73
  6.1 全文总结  71
  6.2 研究展望  71-73
参考文献  73-77
致谢  77-78
在学期间研究成果及发表学术论文  78

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中图分类: > 工业技术 > 自动化技术、计算机技术 > 计算技术、计算机技术 > 一般性问题 > 安全保密 > 加密与解密
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