数字水印(Digital Watermarking)技术是目前数字媒体信息安全技术领域的一个新方向,是一种可以在开放网络环境下保护版权和认证来源及完整性的新兴技术,可广泛应用于数字媒体版权保护和图像认证等领域。由于医学图像的特殊性,医学图像含有个人的检查信息和结果,加入数字水印后,使之具有认证和保护的作用。但用软件实现数字水印嵌入图像速度慢,不能满足大量图像实时处理的要求;而硬件实现具有速度快的特点,因此采用硬件实现数字水印算法具有很重要的意义。本文基于FPGA(Field Programmable Gate Array)的硬件平台,研究和实现了二级提升小波变换算法在多个子带嵌入数字水印的实现方案,提高了水印嵌入和提取的速度。本文的主要内容如下:1.研究二级提升小波变换的Matlab实现。由于离散小波变换的性能决定了数字水印算法太慢,所以本文以离散小波变换为主线,分析了提升小波变换的运算过程,设计了一种基于提升小波变换在多个子带嵌入水印的算法,通过Matlab仿真,验证该水印算法的可行性、不可见性和鲁棒性。2.研究数字水印算法的FPGA实现。本文设计了一种数字水印算法硬件可实现的架构,采用顶层设计的思想,模块化的设计方法,用Verilog硬件描述语言实现了硬件设计,并通过仿真验证了所设计硬件的所有功能。本文对Arnold置乱模块、RAM模块、控制模块等进行了功能仿真和时序仿真,验证了电路的功能,最后对顶层模块进行了综合,得到了 RTL级的电路结构图。3.用FPGA实现了设计的水印系统,并利用该系统进行了水印的嵌入和提取,得到了嵌入水印后的图像;通过对嵌入水印的图像进行噪声攻击、压缩攻击、直方图均衡化等攻击实验,提取出了攻击后的水印图像,通过对提取水印的分析,证明所设计的算法具有较好的隐蔽性和稳健性。4.本文在FPGA实现嵌入和提取水印的基础上,统计了多张图像嵌入水印所需要的时间,并做了统计学上的回归分析,得到了回归方程;结果分析表明,数据均匀分布在回归方程附件,回归方程表现出良好的拟合性。