基于FPGA的离散小波变换数字水印算法的硬件实现研究

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1、河北工业大学硕士论文基于FPGA的离散小波变换数字水印算法的硬件实现研究摘要数字水印(DigitalWatermarking)技术是目前信息安全技术领域的一个新方向，是一种可以在开放网络环境下保护版权和认证来源及完整性的新型技术，可广泛应用于多媒体版权保护和图像认证等领域。但用软件实现图像数字水印系统速度慢，不能满足图像实时处理的要求；而硬件实现具有速度快的特点，因此采用硬件实现数字水印算法具有很重要的意义。本文基于FPGA(FieldProgrammableGateArray)的硬件平台，研究和设计了5/3提升小波变换算法、

2、彩色转换灰度、混沌序列模块作为数字水印的实现方案，提高了水印嵌入和提取的速度。本文做的主要工作如下：1.研究5/3提升小波变换的FPGA实现。由于离散小波变换的性能决定了数字水印算法太慢，所以本文以离散小波变换为主线，首先分析了提升小波变换的运算过程。然后提出了一种便于硬件实现的算法，用Verilog语言实现了硬件设计，并通过仿真验证了所设计硬件的所有功能。2.研究数字水印方案的FPGA实现，设计实现了彩色转灰度模块，并在设计中加入了流水线处理，提高了电路的速度；对混沌算法进行了改进，使新的算法便于硬件的实现，对两个模块实现的

3、硬件进行了仿真，验证了电路的功能，最后对模块进行了综合，得到了RTL级的电路结构图。3.实现了设计的水印系统，并利用该系统进行了水印的嵌入和提取，得到了嵌入水印后的图像，通过对嵌入水印图像的不可见性实验，验证了算法的鲁棒性，对嵌入水印后的图像进行了剪切攻击、噪声攻击、压缩攻击、滤波攻击等攻击实验，并对攻击后的水印图像提取出了水印，通过对提取出水印图像的分析，证明所设计的算法具有较好的稳健性。关键词：数字水印，小波变换，5/3提升小波，FPGA，灰度转换混沌序列I基于FPGA的离散小波变换数字水印算法的硬件实现研究THEHARD

4、WAREREALIZATIONSTUDYOFDISCRETEWAVELETTRANSFORMDIGITALWATERMARKINGALGORITHMBASEDONFPGAABSTRACTDigitalwatermarktechniqueisanewresearchfieldininformationsecurity,whichisanewtechniqueextensivelyusedinopennetworkenvironmenttoprotectcopyright,authenticatingsourceandcomple

5、teness,protectingmultimediacopyrightandimageauthentication.Itissoslowtoimplementationtheimagedigitalwatermarkingsystemwithsoftwarethatitcan’tsatisfythereal-timeprocessingrequirement.Inordertoimprovetheprocessingspeed,hardwareistobeusedtoimplementthedigitalwatermarki

6、ngalgorithmbecausethehardwareimplementationhasfasterspeedandimportantsignificance.Inthispaper,5/3-liftingwaveletimagedigitalwatermarkingalgorithmmoduleandcolortransformtograymoduleandchaoticsequencemoduleweredesignedandimplementedbasedonFPGAplatform.Itcanimprovethes

7、peedofembeddingandextractimagedigitalwatermarking.Themajorcontentofthispaperisconsistedof:1.Theimplementationof5/3-liftingwavelettransformbasedonFPGAwasresearched.Theperformanceofdiscretewavelettransformdeterminethespeedofthedigitalwatermarkingschemeistooslow,sointh

8、isarticle,discretewavelettransformalgorithmisgivenpriority.Theprocessoftheliftingwaveletisfirstlyanalysised,Analgorithmwhichiseasytobeimpl