一種盲音頻水印嵌入及水印提取的處理方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及音頻處理技術(shù)，尤其涉及一種盲音頻水印嵌入及水印提取的處理方 法。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著Internet和數(shù)字音頻處理技術(shù)的不斷發(fā)展，不計其數(shù)的數(shù)字音頻作品不斷 發(fā)布并廣泛傳播，為了保護數(shù)字音頻作品的版權(quán)和內(nèi)容完整性，數(shù)字音頻水印技術(shù)應(yīng)運而 生并成為信息安全領(lǐng)域的研宄熱點。
[0003] 區(qū)別于直接將水印信息嵌入到時域樣本或者變換域系數(shù)的第一代數(shù)字水印技術(shù)， Koitter首先提出了基于內(nèi)容的第二代數(shù)字水印技術(shù)。第二代音頻水印算法的核心技術(shù)為 基于內(nèi)容的特征提取，提取出的音頻特征主要用于：（1)增強標(biāo)準(zhǔn)水印技術(shù)抗同步攻擊的 魯棒性；（2)用于水印信息的嵌入，即直接在提取的特征中嵌入水印信息。
[0004] 但現(xiàn)有的基于音頻內(nèi)容的水印算法，其思想大多是利用音頻本身相對穩(wěn)定的特征 點標(biāo)識水印嵌入位置，并在與每個特征點對應(yīng)的局部區(qū)域中獨立地嵌入水印，達(dá)到利用特 征點對同步攻擊較魯棒的特性改善水印抵抗同步攻擊的能力。因此，現(xiàn)有的第二代音頻水 印算法普遍存在的問題是：（1)提取的音頻特征過于依賴于音頻類型；（2)提取的音頻特征 魯棒性不強等問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明提供一種盲音頻水印嵌入及水印提取的處理方法，以克服現(xiàn)有的音頻水印 算法存在的魯棒性不強等問題。
[0006] 本發(fā)明提供一種盲音頻水印嵌入的處理方法，包括：
[0007] 將原始音頻載體信號以固定長度劃分出多個音頻子幀；
[0008] 分別計算各所述音頻子幀的范重心坐標(biāo)；
[0009] 以各所述音頻子幀的范重心坐標(biāo)為中心在一定區(qū)域內(nèi)選取各所述音頻子幀的音 頻米樣點；
[0010] 對各所述音頻子幀的音頻采樣點進行離散余弦變換，并對離散余弦變換的中低頻 系數(shù)進行自適應(yīng)量化嵌入水印信息；
[0011] 對各自適應(yīng)量化嵌入水印信息后的離散余弦變換系數(shù)進行逆變換以生成含所述 水印信息的音頻信號。
[0012] 進一步地，在上述方案的基礎(chǔ)上，所述對離散余弦變換的中低頻系數(shù)進行自適應(yīng) 量化嵌入水印信息之前還包括：
[0013] 選取水印圖像并對所述水印圖像進行置亂加密；
[0014] 將置亂加密后的所述水印圖像進行降維處理，以生成一維二進制比特序列；
[0015] 將所述一維二進制比特序列與根據(jù)密鑰生成的混沌比特序列進行運算，生成加密 水印序列作為待嵌入的水印信息。
[0016] 進一步地，在上述方案的基礎(chǔ)上，所述根據(jù)密鑰生成的混沌比特序列包括：
[0017] (1)利用邏輯映射將所述密鑰映射生成混沌序列，生成公式為：
[0018]xi+1=UXi(I-Xi),其中，XiG(〇, 1)，3.699456 彡u彡 4,初始值X。和參數(shù)u作為密 鑰，X為混純序列；
[0019] (2)將所述混沌序列轉(zhuǎn)化為混沌比特序列，轉(zhuǎn)化公式為：
[0020] JC,. =X,. >無，其中，X為混純序列X的均值，X'為混純比特序列。
[0021] 進一步地，在上述方案的基礎(chǔ)上，所述將所述一維二進制比特序列與根據(jù)密鑰生 成的混純比特序列進行運算包括：
[0022] 將所述混沌比特序列與二進制水印比特序列進行異或運算得到加密水印序列，運 算公式如下：
[0023]Wf=X,!十&，其中x/為第i個混純比特序列，IDi為第i個二進制水印比特序列， Wi為第i個加密水印序列。
[0024] 進一步地，在上述方案的基礎(chǔ)上，所述對離散余弦變換的中低頻系數(shù)進行自適應(yīng) 量化嵌入水印信息的規(guī)則如下：
[0025] 若Wi= 0,則Q(f'）=rA<f<r(A+l)r= 0, ±2, ±4 ;
[0026] 若Wi=1，則Q(f'）=rA<f<r(A+l)r= 1，±3, ±5 ;
[0027]其中，Wi為第i個加密水印序列，f為量化嵌入前的離散余弦變換系數(shù)，f'為嵌入 水印信息后的離散余弦變換系數(shù)，△為量化步長。
[0028] 進一步地，在上述方案的基礎(chǔ)上，還包括根據(jù)計算各音頻子幀嵌入水印信息的自 適應(yīng)量化誤差調(diào)整各音頻子幀嵌入水印信息的自適應(yīng)量化強度，具體包括：
[0029] (1)定義各音頻子幀嵌入水印信息的自適應(yīng)量化信噪比，公式如下：
【主權(quán)項】
1. 一種盲音頻水印嵌入的處理方法，其特征在于，包括： 將原始音頻載體信號W固定長度劃分出多個音頻子帖； 分別計算各所述音頻子帖的范重屯、坐標(biāo)； W各所述音頻子帖的范重屯、坐標(biāo)為中屯、在一定區(qū)域內(nèi)選取各所述音頻子帖的音頻采 樣點； 對各所述音頻子帖的音頻采樣點進行離散余弦變換，并對離散余弦變換的中低頻系數(shù) 進行自適應(yīng)量化嵌入水印信息； 對各自適應(yīng)量化嵌入水印信息后的離散余弦變換系數(shù)進行逆變換W生成含所述水印 信息的音頻信號。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的盲音頻水印嵌入的處理方法，其特征在于，所述對離散余弦 變換的中低頻系數(shù)進行自適應(yīng)量化嵌入水印信息之前還包括： 選取水印圖像并對所述水印圖像進行置亂加密； 將置亂加密后的所述水印圖像進行降維處理，W生成一維二進制比特序列； 將所述一維二進制比特序列與根據(jù)密鑰生成的混濁比特序列進行運算，生成加密水印 序列作為待嵌入的水印信息。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的盲音頻水印嵌入的處理方法，其特征在于，所述根據(jù)密鑰生 成的混濁比特序列包括： (1) 利用邏輯映射將所述密鑰映射生成混濁序列，生成公式為： xw=uXi(l-Xi)，其中，XiE(0, 1)，3.699456《u《4,初始值X。和參數(shù)U作為密鑰， X為混濁序列； (2) 將所述混濁序列轉(zhuǎn)化為混濁比特序列，轉(zhuǎn)化公式為： 兀,二；C,. >X，其中，3^為混濁序列X的均值，X'為混濁比特序列。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的盲音頻水印嵌入的處理方法，其特征在于，所述將所述一維 二進制比特序列與根據(jù)密鑰生成的混濁比特序列進行運算包括： 將所述混濁比特序列與二進制水印比特序列進行異或運算得到加密水印序列，運算公 式如下： 二X,!貨6,.，其中X'i為第i個混濁比特序列，bi為第i個二進制水印比特序列，Wi為 第i個加密水印序列。
5. 根據(jù)權(quán)利要求2或4任一項所述的盲音頻水印嵌入的處理方法，其特征在于，所述對 離散余弦變換的中低頻系數(shù)進行自適應(yīng)量化嵌入水印信息的規(guī)則如下： 若Wi= 0,則Q(f'）=rA《f《r(A+l)r= 0, ±2, ±4 ; 若Wi= 1，則Q(f'）=rA《f《r(A+l)r= 1，±3, ±5 ; 其中，Wi為第i個加密水印序列，f為量化嵌入前的離散余弦變換系數(shù)，f'為嵌入水印 信息后的離散余弦變換系數(shù)，A為量化步長。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的盲音頻水印嵌入的處理方法，其特征在于，還包括根據(jù)計算 各音頻子帖嵌入水印信息的自適應(yīng)量化誤差調(diào)整各音頻子帖嵌入水印信息的自適應(yīng)量化 強度，具體包括： (1)定義各音頻子帖嵌入水印信息的自適應(yīng)量化信噪比，公式如下：
其中f為量化嵌入前的離散余弦變換系數(shù)，f'為嵌入水 印信息后的離散余弦變換系數(shù)，j為第k個音頻子帖中低頻分量上的系數(shù)序號，i為在第k個音頻子帖中選取嵌入水印信息的系數(shù)序號； (2) 計算各音頻子帖嵌入水印信息的自適應(yīng)量化誤差，公式如下： (Z) -乂(/) =mod(./;, (/)，A,..) -^，其中A巧第k個音頻子帖的量化步長； (3) 根據(jù)各音頻子帖嵌入水印信息的自適應(yīng)量化信噪比和自適應(yīng)量化誤差公式，可得 公式：
，則給定Rs?= 20并設(shè)置Ak的初始值、增長步長W 及允許誤差，迭代獲取各音頻子帖中的量化步長AW調(diào)整各音頻子帖嵌入水印信息的自 適應(yīng)量化強度。
7. -種盲音頻水印提取的處理方法，其特征在于，包括： 將采用如權(quán)利要求1-6任一項所述的盲音頻水印嵌入的處理方法得到的含水印的音 頻載體信號W固定長度劃分出多個音頻子帖； 對各所述音頻子帖分別計算其范重屯、坐標(biāo)； W各所述音頻子帖的范重屯、坐標(biāo)為中屯、選取各所述音頻子帖的音頻采樣點； 對各所述音頻子帖的音頻采樣點進行離散余弦變換，并選擇離散余弦變換的中低頻系 數(shù)進行水印信息提取。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的盲音頻水印提取的處理方法，其特征在于，若嵌入的水印信 息為水印圖像，則在所述選擇離散余弦變換的中低頻系數(shù)進行水印信息提取之后還包括： 采用歸一化相關(guān)系數(shù)計算原始水印圖像和提取的水印圖像之間的相似性，具體公式如 下：
其中，I為原始水印圖像屬性，r為提取的水印圖像屬性，i為圖像元素的橫坐標(biāo)，j為 圖像元素的縱坐標(biāo)，M為圖像大小。
【專利摘要】本發(fā)明提供一種盲音頻水印嵌入及水印提取的處理方法。本發(fā)明盲音頻水印嵌入的處理方法，包括：將原始音頻載體信號以固定長度劃分出多個音頻子幀；分別計算各所述音頻子幀的范重心坐標(biāo)；以各所述音頻子幀的范重心坐標(biāo)為中心在一定區(qū)域內(nèi)選取各所述音頻子幀的音頻采樣點；對各所述音頻子幀的音頻采樣點進行離散余弦變換，并對離散余弦變換的中低頻系數(shù)進行自適應(yīng)量化嵌入水印信息；對各自適應(yīng)量化嵌入水印信息后的離散余弦變換系數(shù)進行逆變換以生成含所述水印信息的音頻信號。本發(fā)明利用音頻信號的本質(zhì)特征范重心特征，提高音頻信號的魯棒性，同時混沌序列的使用保證了算法的安全性。
【IPC分類】G10L19-018
【公開號】CN104795071
【申請?zhí)枴緾N201510189335
【發(fā)明人】崔得龍, 呂曉蘭, 弓云峰
【申請人】廣東石油化工學(xué)院
【公開日】2015年7月22日
【申請日】2015年4月18日