基于提升小波变换的图像数字水印算法IP核的研究与设计

摘要

数字水印是信息隐藏技术之一，是信息隐藏技术形象生动的应用。数字水印在声像等艺术作品的版权保护和认证中有着极为重要的作用和广泛的应用。然而大部分对数字水印的研究和应用都是使用软件实现，其缺点是运行速度慢，不能满足实时处理的要求，所以采用硬件来实现数字水印有重要的实用价值和意义。 本文使用半定制ASIC设计方法，设计了数字水印中提升式小波变换模块和水印算法及嵌入模块，并使用Verilog HDL自顶向下的代码描述作为设计输入方式，由此产生数字水印各部分的IP软核，在此基础上采用ASIC的设计方式生成IP固核。本文主要进行了以下几方面的工作： 1)研究了数字水印中提升式小波变换的算法及其硬件架构。提升式小波变换是数字水印实现的关键算法之一，文中在前辈提出的小波变换、离散小波变换的基础上分析了提升式小波变换，并对提升式小波变换开始和结束的边界处理以及流水线处理进行了设计，用Verilog语言进行了描述，仿真。 2)数字水印序列的生成及嵌入IP核的设计和仿真。文中将图片分成几个位平面，并在最低位平面上使用m序列(伪随机序列)嵌入无意义水印。 3)对提升式小波变换模块进行了掩模式ASIC的分析与设计，得到了IP固核。该部分使用的EDA工具进行设计，主要有Design Compiler(Synopsys公司的逻辑综合工具)、Silicon Ensemble(Cadence公司的布局布线工具)。

目录

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声明

第一章绪论

1.1课题来源及意义

1.2数字水印的研究现状及发展前景

1.3本文研究的主要内容

第二章数字水印基本理论及小波变换原理

2.1数字水印的技术原理

2.2基本理论框架

2.2.1水印生成

2.2.2水印嵌入和提取

2.3图像数字水印算法分析

2.4小波变换原理

2.4.1连续小波变换

2.4.2离散小波变换

2.4.3提升式小波变换

第三章图像提升式小波变换IP软核设计与实现

3.1一维提升式小波变换设计

3.1.1数据分裂

3.1.2边界处理

3.1.3流水线技术

3.1.4一维提升式小波变换VerilogHDL实现

3.2存储器设计

3.3二维提升式小波变换设计

3.4一维提升式小波变换模块仿真验证

第四章数字水印及水印嵌入IP软核设计

4.1图像的分解与数字水印原理

4.2水印序列的生成及嵌入

第五章IP固核设计

5.1一维提升式小波变换IP硬核设计

5.1.1 Design Compiler与逻辑综合

5.1.2 Silicon Ensemble与物理综合

结论

致谢

参考文献

附录

攻读硕士学位期间发表的论文