数字图像水印加密算法研究及FPGA实现

来源 :东北大学 | 被引量 : 3次 | 上传用户:nm680nm
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近些年来,数字水印技术发展迅速,目前大多数水印算法是在变换域中实现。基于小波变换的数字水印技术可以在嵌入较多数据后保持水印的不可见性,但抗几何攻击能力较弱。本文基于FPGA的硬件平台,在NIOS II软核处理器上实现了一种结合9/7双正交提升小波和图像矩阵奇异值分解的彩色图像水印加密算法,旨在给出一种性能良好、既有很高的不可见性、又对常见的各种信号操作和几何操作均具有较好的鲁棒性,安全性高且便于移植和升级的水印系统解决方案。本文主要做了以下工作:(1)分析了第二代提升小波变换的性能,与变换域水印技术中最常使用的第一代小波变换相比,提升小波变换的速度大大提高且能够精确重构原始图像;(2)设计了一种水印加密算法,将小波变换后图像的低频信息进行奇异值分解,把水印信息视作扰动矩阵按一定的量加在低频信息的对角阵上,由于图像矩阵的奇异值分解对剪切、缩放、旋转等几何攻击均具有很好的鲁棒性,算法很大程度上改进了单纯小波变换域水印技术抗鲁棒性差的缺点;[3)目前多数水印算法均针对灰度图像进行设计,在实际应用中往往需要中对彩色图像进行水印加密的需求量,本文设计的算法对于彩色或灰度图像均适用;(4)水印信息的预处理采用了结合骑士巡游和Arnold置乱算法,通过对两种算法的融合,在保证对水印图像置乱能力的基础上加大了密钥数据量,大大提高了算法的安全性。实验结果表明算法在确保水印不可见性的基础上有效的增强了水印的强度和鲁棒性。实现了水印图像的盲检验。
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