DCT域數字水印算法的FPGA實現

1 引言
隨著計算機網絡和數字通信技術的迅速發展，數字技術使數字多媒體(數字視頻、數字音頻、數字圖像等)的傳輸與復制變得非常容易，但卻增加了多媒體信息被非法盜版的機會。數字作品的版權保護成為一個急需解決的難題，已引起學術界與企業界的廣泛關注。
數字水印技術是一種最近發展起來的新技術，用于數字產品認證和保護。大多數水印算法采用軟件實現。軟件實現具有易于應用、升級和適應性較好等特點，但存在速度受限、難以滿足實時處理的問題。而采用硬件實現則可以克服這些問題。
現場可編程門陣列FPGA(Field Programmable Gate Ar-ray)是一種設計靈活、開發速度快的現場可編程邏輯器件。與DSP相比，FPGA具有以下主要優點：速度快，內置高速乘法器和加法器；高檔 FPGA中含有巨量高速存儲器，速度更快，電路更簡單；FPGA硬件可編程，使得硬件更簡單和小型化。文獻[l]利用FPGA實現小波變換，文獻[2- 3]利用FPGA實現一種高速DCT處理器件。在此基礎上，利用FPGA設計基于DCT域的數字水印算法，DCT變換是該數字水印方案的關鍵單元之一。采用硬件描述語言VHDL(Very HighSpeed Integrated Circuit Hardware Description Language)有效設計和仿真DCT變換。

2 圖像水印算法
這里設計的圖像水印算法是依據文獻[4]算法提出的。該算法是在充分考慮人眼視覺特性的基礎上，應用一種新的圖像分類算法，結合Amold置亂變換，提出的一種基于圖像分類的自適應水印算法。圖1為圖像水印算法框圖。

具體算法步驟如下：
(1)設水印信號為w，對其進行n次Arnold置亂變換，記為wi,n作為密鑰由水印嵌入者保管，然后將wi進行行堆疊或列堆疊變成一維水印序列wt，這里采用行堆疊。
(2)將原始圖像I分成m個互不重疊的8×8的子塊fk(x，y)，對每個子塊進行DCT變換得Fk(u,v)。