专利名称：一种基于fpga的印刷品不可见数字水印检测系统的制作方法
技术领域：
本实用新型属于防伪与信息安全技术领域，具体涉及一种基于FPGA的印刷品不 可见数字水印检测系统。
背景技术：
数字信息革命给人类的社会和生活带来了深刻的变化，同时也带来了新的挑战和 创新机遇。多媒体技术和网络技术的发展，使得数字化声音、文本、图像、音乐和视频等电子 出版物可以被快速准确地获取、传输和存储，这些已成为信息交流，尤其是网上信息交流的 重要方式。然而，我们平时接触的图像、文字大部分还是通过印刷输出，如商标产品包装、证 件、影音制品封面、货币、票据、名片、护照等等。虽然传统印刷技术保证了印刷品的同一性， 但假冒者仍可按常规的作业方式轻易地复制这些印刷包装品，扰乱了市场秩序，严重损害 了生产者与消费者的合法权益，已成为我国社会的一大公害。数字水印技术具有较强的稳健性、不可感知性、隐藏位置的安全性、无歧义性和计 算有效性等特点。数字水印系统分为嵌入和提取两部分，每一部分又由相应的软、硬件组 成。这种组成形式有效地提高了防伪技术的等级，极大的增加造假者伪造的难度。将识别标志的数字水印以视觉不可见的形式隐藏在印刷品中，其特征如下(1)在自然光源或人工光源照射下，肉眼不能区别印刷品是否添加有数字水印标 记及不影响需保护的印刷品(水印掩体)原有的视觉感观形象，只有通过计算机或计算机 化的特定机读设备才可判别。(2)印刷品中隐藏的水印标记不但具有随机性，位置也可以任意设定，因此对印刷 品起到了多重防伪作用。(3)印刷品中隐藏的水印标记不随印刷品经过地点、经手人员以及时间变化而变 化，在以上环节中没有泄密和扩散的可能性。(4)印刷品中嵌入数字水印标记不改变原印刷品的外观特性，不对现行印刷设备 有特殊要求，不需改变印刷材料，更不增加印刷成本。目前，数字水印主要是通过计算机利用软件执行水印嵌入算法完成，检测时将嵌 入水印的载体图像通过模数转换形成数字图像，通过相应的水印检测算法判断水印信息真 伪。这种检测方式速度慢，检测环境要求高，并且不能实现水印信息的实时检测，实用性受 到限制。因此，本实用新型利用相机采集印刷品的数字图像，较好的保证数字图像的质量及 采集的速度，将数字水印检测算法存入中，实现快速、准确的检测出水印。与传统的防伪技 术相比，数字水印防伪具有检测速度快、安全性高、成本低等特点，使得将数字水印技术应 用于印刷品防伪将会有很大的应用前景。
实用新型内容本实用新型所解决的技术问题是提供一种针对现有的数字水印检测方式速度慢， 检测环境要求高，并且不能实现水印信息的实时检测缺点的基于FPGA的印刷品不可见数字水印检测系统。为解决上述的技术问题，本实用新型采取的技术方案本实用新型的特殊之处在于包括FPGA芯片、图像采集模块、存储器模块、传输模 块，FPGA芯片包括主控制器、算法处理器、SCCB控制器，存储器模块包括动态存储器和闪速 存储器，图像采集模块包括摄像头，传输模块包括USB接口、蓝牙；所述的图像采集模块、存 储器模块均通过系统总线与FPGA芯片连接，FPGA芯片中的SD卡控制器与外接SD卡相连， SCCB控制器的蓝牙控制器与蓝牙相连，算法处理器通过外部存储器接口 EMIF分别与动态 存储器和闪速存储器相连，摄像头与SCCB控制器连接，FPGA芯片的主控制器连接有键盘、 USB接口 ；所述的键盘的控制信号通过主控制器传输到摄像头，摄像头采集的图像信息存 储到动态存储器，图像信息通过图像读取和水印提取后存入到外接SD卡内，最后经过FPGA 芯片的水印检测处理将结果通过系统总线反馈到指示灯。上述的主控制器模块与算法控制器模块以IP核方式集成到系统总线上。与现有技术相比，本实用新型具有速度快、准确性高、成本低、便于携带、操作简 单，对各种材质、形状及厚度的印刷品均可实现实时、准确检测，本实用新型可以广泛应用 到商标、证书、票据等印刷品防伪领域，通过本实用新型设计的印刷品不可见数字水印检测 装置大大提高了检测速度，能够快速、有效的判断印刷品真伪，采用单片的EP1C12Q240FPGA 芯片实现印刷品不可见水印的检测功能，其整体可靠性优于采用数字信号处理器DSP的系 统，而其开发成本比专用集成电路低得多，采用IP方式将各控制器集成到系统总线上，使 系统具有良好的可扩展性，未来可根据实际不同的需求制定不同的IP核组合，以满足对新 功能的需求。
图1是本实用新型的硬件组成框图；图2是本实用新型的工作流程图。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施方式
对本实用新型进行详细说明。参见图1，本实用新型包括FPGA芯片1、图像采集模块、存储器模块、传输模块， FPGA芯片1包括主控制器2模、算法处理器3、SCCB控制器4，存储器模块包括动态存储器 13和闪速存储器14，图像采集模块包括摄像头12，传输模块包括USB接口 8、蓝牙9 ；所述 的图像采集模块、存储器模块均通过系统总线与FPGA芯片1连接，SCCB控制器4的蓝牙控 制器5与蓝牙9连接，FPGA芯片1中的SD卡控制器6与外接SD卡10相连，算法处理器3 通过外部存储器接口 EMIF分别与动态存储器13和闪速存储器14相连，摄像头12与SCCB 控制器4连接；FPGA芯片1的主控制器2连接有键盘7、USB接口 8。主控制器2与算法处理器3以IP核方式集成到系统总线上。系统总线连接有指示灯11。其中SCCB控制器4是通过硬件描述语言HDL在FPGA芯片1中以IP核的方式实 现的，当键盘7按键按下时，主控制器2向CMOS摄像头12发送开始信号，CMOS摄像头12开 始采集图像数据，采集的图像数据通过系统总线和存储器接口 EMIF传输至动态存储器13中，等待水印处理模块的调用。水印处理模块是本系统中最关键的部分，水印处理模块的任务是对图像采集模块所采集到的图像进行分析处理，系统主要由FPGA中的算法处理器3来完成这一部分的功 能，算法处理器3由三部分组成，分别是图像读取，水印提取以及水印检测。当键盘7按下 时，主控制器2通过系统总线把信号传输给算法处理器3，算法处理器3通过存储器接口 EMIF调用动态存储器SDRAM13水印数据与闪速存储器FLASH14中的水印提取程序进行处 理，并将判断结果通过系统总线以指示灯11的形式显示出来(指示灯11亮则表示是赝品， 指示灯11不亮则是正品)。系统除了在FPGA中实现算法处理器3外，还设计有SD卡存储器，在FPGA中设计 有SD卡控制器6，它与系统总线相连，由主控制器2进行调度，在水印处理过程中，将提取的 水印存入SD卡存储器中，便于用户查看。参见图2，本实用新型的工作流程首先在待机的状态下检测键盘7的按是否按下，如果没有按下则继续在待机状态 下检测键盘7是否按下；如果按下，则由CMOS摄像头12进行图像采集，并将采集到的图像 存入动态存储器13中；然后进行图像读取和水印提取后将水印存入SD卡中，将水印检测结 果以指示灯11形式显示，FPGA芯片1有着规整的内部逻辑块阵列和丰富的连线资源，特别 适合细粒度和高并行度结构特点的数字信号处理任务，为了提高系统的实时处理能力，系 统直接使用硬件并行流水线的方式实现该水印提取算法，使得算法能在同一个时刻处理多 个任务，很大程度上提升了系统的数据处理能力，因此，采用FPGA芯片1的并行流水线技术 将使系统的性能得到很大的提高。
权利要求一种基于FPGA的印刷品不可见数字水印检测系统，其特征在于包括FPGA芯片(1)、图像采集模块、存储器模块、传输模块，FPGA芯片(1)包括主控制器(2)、算法处理器(3)、SCCB控制器(4)，存储器模块包括动态存储器(13)和闪速存储器(14)，图像采集模块包括摄像头(12)，传输模块包括USB接口(8)、蓝牙(9)；所述的图像采集模块、存储器模块均通过系统总线与FPGA芯片(1)连接，FPGA芯片(1)中的SD卡控制器(6)与外接SD卡(10)相连，SCCB控制器(4)的蓝牙控制器(5)与蓝牙(9)相连，算法处理器(3)通过外部存储器接口EMIF分别与动态存储器(13)和闪速存储器(14)相连，摄像头(12)与SCCB控制器(4)连接，FPGA芯片(1)的主控制器(2)连接有键盘(7)、USB接口(8)；所述的键盘(7)的控制信号通过主控制器(2)传输到摄像头(12)，摄像头(12)采集的图像信息存储到动态存储器(13)，图像信息通过图像读取和水印提取后存入到外接SD卡(10)内，最后经过FPGA芯片(1)的水印检测处理将结果通过系统总线反馈到指示灯(11)。
2.根据权利要求1所述的一种基于FPGA的印刷品不可见数字水印检测系统，其特征在 于所述的主控制器(2)与算法处理器(3)以IP核方式集成到系统总线上。
专利摘要本实用新型属于防伪与信息安全技术领域，具体涉及一种基于FPGA的印刷品不可见数字水印检测系统。目前数字水印检测方式速度慢，检测环境要求高，并且不能实现水印信息的实时检测，实用性受到限制。本实用新型包括FPGA芯片、图像采集模块、存储器模块、传输模块，FPGA芯片包括主控制器、算法处理器、SCCB控制器，存储器模块包括动态存储器和闪速存储器，图像采集模块包括摄像头，传输模块包括USB接口、蓝牙。本实用新型具有速度快、准确性高、成本低、便于携带、操作简单，对各种材质、形状及厚度的印刷品均可实现实时、准确检测，本实用新型可以广泛应用到商标、证书、票据等印刷品防伪领域。
文档编号G06F1/00GK201765530SQ2010202628
公开日2011年3月16日 申请日期2010年7月19日 优先权日2010年7月19日
发明者王凌云, 王慧琴, 茅世豪, 赵敏, 雷洁 申请人:西安建筑科技大学