[发明专利]一种BMP图像的数字水印处理的方法

说明书

 

技术领域

本发明涉及一种BMP图像的数字水印处理的方法，属于计算机应用技术领域。

背景技术

随着多媒体处理技术及网络技术的发展，越来越多的数字产品在网络上方便地发布、传播。多媒体及通信技术带来方便的同时，同样会带来一些负面作用。例如，一些个人或团体在未经许可的情况下就对作品进行非法拷贝、传播及出售有版权保护的数字产品，从而极大损害了版权所有者及厂商的利益；此外数字产品还常常用于司法取证当中，这时就需要保证数字产品的完整性和真实性，如果被不法分子通过技术手段对数字内容（音频、视频、图像等）进行篡改、伪造等将会妨害司法的公正。因此，如何通过信息安全手段有效保护数字产品成为业界亟需解决的问题。在这种迫切需求的推动下，数字水印嵌入技术应运而生。

传统的数字水印嵌入方式是对需要进行防伪处理的数字产品通过计算机软件处理来实现的，在传播过程中增加了许多不确定的因素，不能保证数字产品的原始性和完整性。

发明内容

本发明的目的是提供一种BMP图像的数字水印处理方法，适用于需要进行版权保护的BMP图像和确保司法取证真实性与完整性的BMP图像；系统是采用Altera Cyclone II EP2C70系列FPGA作为主控芯片、SD卡作为存储介质的便携装置式数字水印处理系统，解决脱离PC机环境下对原始获得的数字图像即时进行水印嵌入的难题。

本方法采用的技术方案是：首先在SD卡中建立三个文件夹，分别命名为Input_Files、Output_Files和water；分别用于存放原始图像、已嵌入水印信息的图像和需要嵌入的水印图像；开机后BMP图像的数字水印处理系统自动加载固化在Flash存储器中的程序，硬件程序通过三态桥控制器和数据总线加载到Nios II处理器中，形成系统的硬件架构；软件程序通过三态桥控制器、数据总线和SDRAM控制器加载到SDRAM存储器中运行，程序读取SD卡中存储的原图像数据，通过SD卡控制器、数据总线和SDRAM控制器缓存到SDRAM存储器中；然后将图像数据通过SDRAM控制器和数据总线送入数字水印处理模块中处理；再将含水印信息的BMP图像数据通过数据总线和SDRAM控制器缓存到SDRAM存储器中；最后将图像数据通过SDRAM控制器、数据总线和SD卡控制器回写到SD卡接口中的SD卡里，存储已经嵌入水印信息的BMP图像；存储完毕后，Nios II处理器通过数据总线向PIO控制器发送指令，使LED指示灯亮起，表明BMP图像的数字水印处理完成。

所述的数字水印处理模块针对BMP格式图像水印嵌入方法是：

第一步：将BMP格式彩色图像的R、G、B三个分量分解出来；

第二步：提取三个分量的低3位低2位和低3位数据；

第三步：将提取出的3、2、3位数据重新组合成一个8bits的数组，构成一幅灰度图像；

第四步：每8×8个图像数据进行二维DCT变换得到相对应的频域系数矩阵；

第五步：将每4个水印数据依次叠加到频域系数矩阵中的4个中频系数上，再对嵌入后的系数矩阵进行二维IDCT变换得到已经嵌入水印信息的图像矩阵，构成一幅含水印信息的灰度图像；

第六步：将含水印信息的灰度图像按每一个8bits数组拆分出3、2、3位数据，重新再替换回R、G、B三个分量中的低3位低2位和低3位，即得到含水印信息的彩色24位BMP图像。

本方法配套使用的BMP图像的数字水印处理系统由中央处理模块FPGA 1、JTAG接口2、SDRAM存储器3、Flash存储器4、SD卡接口5和LED指示灯6组成；中央处理模块FPGA 1由Nios II处理器7、数字水印处理模块8、JTAG控制器10、SDRAM控制器11、三态桥控制器12、SD卡控制器13、PIO控制器14组成；各个组件通过数据总线9采用常规连接接在一起；JTAG接口2、SDRAM存储器3、Flash存储器4、SD卡接口5和LED指示灯6采用常规连接方式分别和JTAG控制器10、SDRAM控制器11、三态桥控制器12、SD卡控制器13、PIO控制器14连接。

所述的数字水印处理模块8由DCT2变换模块15、BMP水印嵌入模块16、IDCT2变换模块17组成；DCT2变换模块15与BMP水印嵌入模块16连接，BMP水印嵌入模块16与IDCT2变换模块17连接，DCT2变换模块15和IDCT2变换模块17接在数据总线9上，各个模块间采用常规方式连接。