图像水印算法的研究及嵌入式实现

论文摘要

近年来,图像的版权问题日趋严重。同时,随着Internet和移动通信技术的快速发展,图像的传播与应用已全面普及,而图像产业权利遭受的侵权问题也日益突出。一些摄影作品的造假、剽窃事件也屡见不鲜。随着数字图像技术的研究和发展,图像水印技术的出现对帮助人们解决这一系列难题起到一定作用。1993年G.Caronni提出数字水印的概念,1994年,R.G.Van Schyndel等人提出了基于LSB算法,几年后又出现了基于DCT、DWT等频域的数字水印方法。已有的图像水印系统通常是理论层面的,很多是基于PC机实现的,这些往往存在系统成本高,稳定性和实时性差等缺点。随着嵌入式技术的发展,嵌入式处理器DSP以其体积小、可靠性高、功能强等优点成为图像处理系统的首选开发平台。本文详细的研究了DSP C64X系列下的TMS320DM6437平台的架构,并在该平台上研究并实现了基于LSB和DCT的图像水印算法。LSB水印嵌入过程的基本思想是将水印图像像素值的二进制位保存在载体图像像素值二进制位的最低位上,实现水印的嵌入;DCT水印嵌入过程的基本思想是首先将载体图像分块进行DCT变换,然后按照密钥规则和水印图像的像素值修改子块的DC系数来实现水印的嵌入,修改后对每一子块进行IDCT变换,得到含密图像。水印的提取算法是相应嵌入算法的逆过程。本文研究了图像水印算法的基本思想,并基于DM6437搭建硬件开发平台、设计软件开发平台,深入研究数字图像水印技术中的LSB算法与DCT算法,并将二者分别在上位机实现,然后将算法移植到下位机(嵌入式平台DM6437)上实现。本文实验测试采用的载体图像为256*256的BMP格式的八位灰度图像,水印图像为32*32的BMP格式的二值图像。在无干扰测试中,二者都能够实现水印的嵌入,并且水印提取像素值准确率可以达到99%以上,运行稳定。在干扰测试中,基于LSB和DCT的经典算法在对抗攻击时的鲁棒性均不理想,算法还有待优化。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 嵌入式系统概述
• 1.2 图像水印技术
• 1.3 本文主要工作
• 1.3.1 工作背景
• 1.3.2 主要工作
• 第二章 几种经典的图像水印算法
• 2.1 基于LSB 的空域算法
• 2.1.1 LSB 算法
• 2.1.2 基于 LSB 的图像水印算法基本流程
• 2.2 基于DCT 的频域算法
• 2.2.1 DCT 的基本思想
• 2.2.2 基于DCT 的图像水印算法基本流程
• 2.3 基于DWT 的频域算法
• 第三章 硬件环境的搭建
• 3.1 系统硬件架构
• 3.2 TMS320DM6437
• 3.2.1 内核DSP 基本结构
• 3.2.2 板卡基本结构
• 3.2.3 视频处理模块
• 3.2.4 其他模块
• 3.3 JTAG 仿真器
• 3.4 系统硬件环境的搭建
• 第四章 软件系统设计
• 4.1 系统软件平台搭建
• 4.1.1 CCS 的特点及安装
• 4.1.2 GEL 语言的特点及使用
• 4.1.3 安装及配置TD5510USB Plus 驱动
• 4.1.4 VLIB 函数库的特点及使用
• 4.1.5 CMD 文件的特点及使用
• 4.2 图像水印算法具体实现
• 4.2.1 源图像获取及生成图像保存
• 4.2.2 基于LSB 的图像水印算法实现
• 4.2.3 基于DCT 的图像水印算法实现
• 第五章 程序实现与测试分析
• 5.1 程序实现流程
• 5.2 实验结果测试分析
• 第六章 结束语
• 6.1 总结
• 6.2 进一步工作
• 参考文献
• 致谢
• 在学期间公开发表论文及著作情况