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基于FPGA的DCT域图像水印算法设计及其优化技术研究
【摘要】： 数字水印技术作为版权保护的重要手段越来越受到人们的关注。离散余弦变换(DCT)在图像水印研究领域占有举足轻重的地位,并且它与JPEG图像压缩标准兼容,所以DCT域图像水印具有广阔的应用前景。人们通常采用软件的方法来实现水印算法,但这种方法的实时性和安全性都不够理想。基于此,本文采用FPGA实现了一种DCT域的图像水印算法。它具有实时性好、可重构、安全性高等优点。论文首先介绍了一种快速的DCT算法,并提出了一种鲁棒性和不可感知性相统一的DCT域图像水印算法。针对算法的特点完成了系统功能的划分,并对快速DCT模块和水印嵌入提取模块进行了详细地设计。论文对图像水印算法的部分模块进行了优化,这些模块包括基于乒乓操作的存储器和基于DA算法的乘法累加器。最后,应用Modelsim和QuartusⅡ等设计工具,对设计的电路逻辑进行了仿真与验证。测试结果表明:FPGA实现的该DCT域图像水印算法是可行的,并达到了速度与面积的平衡。 【关键词】：水印 FPGA DCT 优化【学位授予单位】：南京理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2008
【分类号】：TP309.7;TN791
【DOI】：CNKI:CDMD:2.2008.158392
【目录】：
- 摘要3-4
- Abstract4-5
- 目录5-7
- 1 绪论7-13
- 1.1 数字水印技术的研究综述7-10
- 1.1.1 水印技术的国内外研究现状7-8
- 1.1.2 图像水印算法概述8
- 1.1.3 数字水印的基本模型及其特点8-10
- 1.2 FPGA的发展概述10-11
- 1.3 FPGA实现数字水印应用的优点11-12
- 1.4 本课题的主要研究内容12-13
- 2 DCT域图像水印算法的结构分析13-21
- 2.1 DCT域图像水印算法的总体结构13-14
- 2.2 离散余弦变换14-17
- 2.2.1 DCT的定义14
- 2.2.2 一种快速的离散余弦变换算法14-17
- 2.3 DCT域图像水印基本算法17-20
- 2.3.1 水印信息的预处理17-18
- 2.3.2 原始宿主信息的预处理18
- 2.3.3 水印DCT域嵌入点的选择18-20
- 2.4 本章小结20-21
- 3 图像水印系统的FPGA实现及其验证21-43
- 3.1 FPGA设计的相关技术21-22
- 3.1.1 FPGA的选型21
- 3.1.2 FPGA设计仿真综合工具21-22
- 3.2 快速DCT模块的设计及验证22-32
- 3.2.1 一维快速DCT模块22-28
- 3.2.2 二维DCT控制模块28-32
- 3.3 水印嵌入提取模块的设计及验证32-42
- 3.3.1 水印信息置乱模块32-33
- 3.3.2 伪随机序列生成模块33-36
- 3.3.3 嵌入算法模块36-40
- 3.3.4 提取算法模块40-42
- 3.4 本章小结42-43
- 4 系统部分模块的优化技术43-54
- 4.1 FPGA设计原则43
- 4.2 FPGA的优化技术43-44
- 4.3 基于乒乓操作的存储器模块的设计44-48
- 4.3.1 单口RAM的设计44-46
- 4.3.2 存储器控制模块的设计46-48
- 4.4 基于DA算法的乘法累加模块的设计48-53
- 4.4.1 DA算法的概念48-49
- 4.4.2 乘法累加模块的设计49-53
- 4.5 本章小结53-54
- 5 结论与展望54-55
- 5.1 结论54
- 5.2 展望54-55
- 致谢55-56
- 参考文献56-58
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