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一种印刷品数字水印检测千龙国际官网器的设计和实现

作者:jacky 2018-04-16

一种印刷品数字水印检测千龙国际官网器的设计和实现

  跟着消息时代的到来,出格是Internet的普及,消息的平安庇护问题日益凸起。当前的消息平安手艺根基上都以暗码学理论为根本,无论是采用保守的密钥系统仍是公钥系统,其庇护体例都是节制文件的存取,即将文件加密成密文,使不法用户不克不及解读比来几年,很多研究人员放弃了保守暗码学的手艺路线,测验考试用各类信号处置方式对声像数据进行躲藏加密,并将该手艺用于制做多媒体的(Digital Watermark)手艺是指用信号处置的方式正在化的多媒体数据中嵌入荫蔽的标识表记标帜,这种标识表记标帜凡是是不成见的,只要通过公用的是消息躲藏手艺的一个主要研究标的目的。本文采用高端CMOS图像传感器采集图像,基于DCT变换和相关算法,连系可编程逻辑器件FPGA和数字信号处置器DSP,

  本系统中含无数字水印的印刷品由计较机生成,通过激光打印机打印,再由CMOS传感器采集。整个过程中,图像信号履历了DAC变换和ADC变换,而且正在分歧设备上传输。为了包管图像的失实最小,必需选择一种独立于设备的色彩空间来暗示图像。本系统采用CIE-XYZ色彩空间。XYZ颜色模子将彩色光暗示为:

  所要添加的水印消息能够是一段长度为n的由-1和1暗示的二进制数码{ki},如:-1-1-1-1-1-1-1-1 1 1 1 1 1 1 1 1 -1-1-1-1-1-1-1-1.将ki取伪随机序列M序列按位取,具体实现是ki序列长度取M序列长度的整数倍,从而获得一个具有优良自相关特征的序列,这就是水印hi.宿从图像能够是肆意一幅色彩丰硕的彩色图片。起首,将宿从图像转化为CIE-XYZ色彩空间体例,取出亮度分量,将其进行16×16 DCT变换,选出每个块的前10个较大的DCT系数Wi;然后将hi序列按照如下公式计较获得加有水印的DCT系数序列:

  此中,a节制了水印的强度。最初对处置过的DCT系数进行反DCT变换后取图像的别的两个基色量合成并打印,即可获得添加了水印的图像。

  水印的提取过程取水印的添加过程大体相反。为了包管图像的大小取原图不异,千龙国际将一幅含有水印的印刷品正在合适的灯光照明和恰当的物距下,通过高端CMOS图像传感器及其外围电路采集到存储器,将图像从RGB空间转换为CIE-XYZ空间,提取此中的亮度分量;然后对其进行16×16 DCT变换,拔取前10个较大的DCT系数,用已知hi序列取之进行相关运算。因为经M序列调制的hi具有很好的自相关特征,当图像中含有水印时,相关运算的值跨越必然的阈值即暗示此图像含有水印,反之则暗示这幅图片中不含有水印消息。通过上述方式,能够正在需要遭到庇护的图像中添加水印消息,然后用本论文阐述的机读设备进行检测,从而将不受庇护的图像检测出来。对于含有水印消息图像的复制印刷品,因为其水印能量被减弱,因而检测得出的相关值偏低,也能将其裁减。经试验得出,正品的相关值都正在40%以上,而正品的复成品都正在15%以下,不含水印消息的不异印刷品的相关值都正在10%以下。

  因为本文采用CMOS图像传感器所采集图像的色彩空间属于RGB空间,因而,必需先将其转换为独立于设备的CIE-XYZ空间,使后续处置得以继续。

  FPGA(Field-Programmable Gate Array),即现场可编程门阵列,它是正在PAL、GAL、CPLD等可编程器件的根本长进一步成长的产品。它是做为公用集成电路(ASIC)范畴中的一种半定制电路而呈现的,既处理了定制电路的不脚,又降服了原有可编程器件门电路数无限的错误谬误。

  本文所采用的数字水印算法包含了图像的2-D DCT运算,计较量极大。为了包管计较的及时性,本文采器具有并行处置布局的FPGA实现。起首改良2-D DCT算法,使之适合FPGA的并行处置,常用的方式是将二维运算转化为两次一维运算。

  因而,二维DCT运算可由两个一维运算获得,而且,公式中的余弦值能够事先计较好并做为运算参数保留。一维运算的实现采用了DA(Distributed Arithmetic)算法进一步提高运算速度,具体道理如下:

  Ai(i=0,1,2,,15)暗示某一行某一像素的亮度值,xk暗示余弦变换的多项式系数。对于式(8),宜采用16个不异的模块进行并交运算,千龙国际娱乐所得成果为Z0,Z1,Z2,,Z15,然后将Zy带入式(4),进行取上一步不异的运算,得出DCT系数的值。以上运算用按位取运算和加法运算,千龙国际官网能够避免对乘法器资本的占用,并且能够用FPGA中的查找表(LUT)实现。正在电路设想上可采用乒乓操做分时复用一维运算模块,以提高器件的操纵率。

  正在获得图片的DCT系数矩阵当前,取出每个16×16块的前10个较大的DCT系数,构成一个一维序列,取前面提到的水印序列hi进行相关运算。相关运算值跨越一个由试验得出的阈值则表白检测到水印。

  数字水印检测设备的硬件框图如图2所示。CMOS图像传感器是近年来成长迅猛的一种图像传感器,一些高端CMOS芯片所获得的静态图片,其质量可取CCD媲美。本文采用Omnivision公司的高端CMOS芯片OV3610,它具有300万像素点,可以或许供给高质量的图像。本文采用FPGA通过SCCB接口对OV3610芯片进行节制,采集图像。SCCB接口是Omnivision公司开辟的一种串行接口手艺。它是一种串行接口总线,由时钟信号、输入数据、输出数据构成。从机能够通过SCCB接口拜候CMOS传感器的内部寄放器,从而节制CMOS的工做模式、输出图像的格局、图像的增益、RGB各个分量的增益、曝光时间、曝光强度、图像开窗等,使获得的图像便于识别水印。图像的读取是由FPGA进行时序节制的,图像的输出接口包含了10位的图像数据线和同步信号VSYNC、HSYNC、href.此中VSYNC信号进行帧同步,HSYNC信号进行行同步,href用于标记一行未传输完毕。时序如图3所示。

  本文采用容量为256K×16bit的SRAM做为DCT系数的存储体。要完全存储DCT变换的数据是不成能的。因而,FPGA计较出的DCT系数并不克不及完全存储,也没有需要。由于水印是添加正在每个16×16块的前10个系数里,因而只需保留每个块的前10个系数,3145728像素图片发生的水印消息只要120KB.待FPGA完成图片的DCT计较后,DSP获得运算完毕信号,从SRAM中取出DCT系数,进行相关运算。若是运算成果跨越事先设定的阈值,则认为该图片存正在水印,反之为不含水印。检测成果通过系统节制器正在点阵液晶屏显示,而且触发语音报警器,实现语音报警。此外,该系统还具有取PC机的通信能力,可以或许通过RS232接口从PC机下载新的水印消息,因而便于水印的更新。要检测含有分歧水印消息的图片只需下载分歧的水印消息即可。

  颠末试验得出图4、图5、图6所示的仿实成果。该系统可以或许不变地检测出含有水印的图像和不含水印的图像。对于含有水印的图像复成品,能够通过设置得当的阈值予以辨别。一般含有水印的原始图像的相关值处于一个平均值,而图像复成品处于一个较低的平均值。该系统每次检测耗时小于2秒,可以或许进行水印的快速检测。