一種基于音頻信號(hào)實(shí)現(xiàn)水印加解密的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及計(jì)算機(jī)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉一種基于音頻信號(hào)實(shí)現(xiàn)水印加解密的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]數(shù)字水印技術(shù)是多媒體信息安全領(lǐng)域中的一個(gè)研宄熱點(diǎn)，隨著對(duì)數(shù)字水印技術(shù)研宄的深入與應(yīng)用需求的增長(zhǎng)，穩(wěn)健型數(shù)字音頻水印越來(lái)越得到人們的關(guān)注，而數(shù)字音頻水印中的抗幾何攻擊問(wèn)題是數(shù)字音頻水印技術(shù)急需解決的關(guān)鍵問(wèn)題之一，也是數(shù)字音頻水印技術(shù)研宄的熱點(diǎn)。
[0003]數(shù)字水印技術(shù)是一種對(duì)抗性的研宄領(lǐng)域，由于存在潛在的敵手對(duì)音頻水印進(jìn)行攻擊，這使得在設(shè)計(jì)水印的過(guò)程中必須考慮水印的魯棒性要求，即水印要有能抵抗一定攻擊的能力，也正是這種對(duì)抗與反對(duì)抗的存在使得水印的研宄不斷深入。在數(shù)字音頻水印中常見(jiàn)的攻擊種類(lèi)有普通的信號(hào)處理、同步攻擊和針對(duì)算法安全性的安全性攻擊三大類(lèi)，一般不同的應(yīng)用場(chǎng)合對(duì)音頻水印穩(wěn)健型的要求不同，要根據(jù)具體的情況而定。同步攻擊又可以稱(chēng)為數(shù)字音頻的幾何攻擊，是數(shù)字音頻水印領(lǐng)域中最具挑戰(zhàn)的一種攻擊方式。由于音頻信號(hào)是一種在時(shí)間軸上的流狀媒體，水印一般是嵌入在音頻信號(hào)的某些固定點(diǎn)上，水印檢測(cè)時(shí)再?gòu)倪@些固定點(diǎn)上提取水印信號(hào)。而同步攻擊其目的就是破壞水印嵌入的同步點(diǎn)使得水印的嵌入點(diǎn)發(fā)生偏移從而在檢測(cè)端無(wú)法提取出正確的水印。同步攻擊的種類(lèi)有很多，常見(jiàn)的有以下幾種:
[0004](I)普通的裁剪攻擊:就是指隨機(jī)才裁剪掉音頻信號(hào)中的一部分時(shí)域采樣點(diǎn)，一旦音頻信號(hào)被裁剪掉一部分采樣點(diǎn)，就會(huì)使水印在音頻信號(hào)中的位置發(fā)生整體的偏移，如果在檢測(cè)端還是從原來(lái)嵌入水印的位置提取水印，水印將不能正確提取。
[0005](2)跳躍攻擊:在音頻信號(hào)中按照一定的順序添加或者刪除若干個(gè)采樣點(diǎn)也是同步攻擊的一種方式，由于添加了或者是刪除了若干個(gè)時(shí)域采樣點(diǎn)，使得音頻信號(hào)全部的采樣點(diǎn)數(shù)發(fā)生了變化，這也會(huì)使音頻信號(hào)的同步點(diǎn)發(fā)生偏移。
[0006](3) TSM攻擊:TSM攻擊可以看成裁剪攻擊的一種特殊形式，它通過(guò)對(duì)嵌有水印的音頻信號(hào)進(jìn)行壓縮或是拉伸使音頻信號(hào)的長(zhǎng)度發(fā)生變化，TSM攻擊的方式有變調(diào)的TSM攻擊和非變調(diào)的TSM攻擊兩種方式。
[0007](4)重采樣:重采樣雖然有可能會(huì)音頻信號(hào)的同步點(diǎn)發(fā)生偏移，但是與其他幾種同步攻擊相比這種攻擊對(duì)同步點(diǎn)的影響最小。
[0008]在近年來(lái)的音頻研宄中，如何抵抗一些常見(jiàn)的音頻信號(hào)處理和攻擊已經(jīng)得到很好的解決，如MP3壓縮、重采樣、重量化和一定程度的疊加噪聲等。然而，音頻水印對(duì)于TSM、隨機(jī)裁剪等同步攻擊的穩(wěn)健性一直沒(méi)有得到很好的解決。如何設(shè)計(jì)對(duì)同步攻擊穩(wěn)健的音頻水印仍然是一個(gè)具有挑戰(zhàn)性的研宄課題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]隨著智能手機(jī)終端的普及化，電子商務(wù)的020化，以及智能家電，數(shù)字家庭概念的曰益實(shí)現(xiàn)，我們的生活越來(lái)越與網(wǎng)絡(luò)離不開(kāi)關(guān)系，但是現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)科技面向的基本上是中青年，對(duì)中老年的關(guān)注及他們的使用沒(méi)有考慮到，這個(gè)群體也因?yàn)楦鞣N原因而不能和我們一樣享受來(lái)自網(wǎng)絡(luò)的方便，其中有個(gè)很大的原因是對(duì)網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)上的復(fù)雜操作及過(guò)程很難掌握。本發(fā)明的目的就是希望以聲音為媒介，以加入數(shù)字水印的音頻為工具，使人們的生活更方便，更有效的使用網(wǎng)絡(luò)，以音頻為數(shù)字指紋的新用途。
[0010]為了解決上述問(wèn)題，本發(fā)明提出了一種基于音頻信號(hào)實(shí)現(xiàn)水印加解密的方法，包括如下步驟:
[0011]根據(jù)數(shù)字音頻信號(hào)的局部能量特征，從原始載體中提取出穩(wěn)定的特征點(diǎn)；
[0012]以音頻特征點(diǎn)為標(biāo)識(shí)，確定水印信號(hào)嵌入的候選音頻段；
[0013]利用量化調(diào)制策略，將數(shù)字水印信息嵌入到音頻載體中進(jìn)行數(shù)字水印檢測(cè)時(shí)，通過(guò)分析音頻內(nèi)容提取特征點(diǎn)，再以特征點(diǎn)作為標(biāo)識(shí)提取水印信息。
[0014]所述根據(jù)數(shù)字音頻信號(hào)的局部能量特征，從原始載體中提取出穩(wěn)定的特征點(diǎn)包括:
[0015]對(duì)原始音頻載體A進(jìn)行非下采樣小波變換，然后利用得到的低頻信息重構(gòu)出新的音頻載體A?，將新音頻載體A?平均分成K個(gè)音頻數(shù)據(jù)段，并從每個(gè)音頻數(shù)據(jù)段中提取出一個(gè)穩(wěn)定的音頻特征點(diǎn)，原始音頻載體經(jīng)過(guò)處理器的處理找出音頻特征點(diǎn)。
[0016]所述以音頻特征點(diǎn)為標(biāo)識(shí)，確定水印信號(hào)嵌入的候選音頻段包括:
[0017]利用Arnold變換，將二值水印圖像W置亂加密為安全水印矩陣Wl，將安全水印矩陣Wl降維成一維二進(jìn)制數(shù)字水印序列W2 ;
[0018]將新音頻載體A?的特征點(diǎn)作為標(biāo)識(shí)，選取長(zhǎng)度為PX QX s的音頻數(shù)據(jù)段PA用于水印的嵌入，所述P表示每個(gè)數(shù)據(jù)所使用的比特?cái)?shù)，S為常數(shù)；
[0019]結(jié)合原始音頻小波域高頻信息以及嵌入數(shù)字水印信號(hào)的低頻信息，對(duì)其進(jìn)行逆非下采樣小波變換，可得到含有水印信息的音頻信號(hào)。
[0020]所述通過(guò)分析音頻內(nèi)容提取特征點(diǎn)，再以特征點(diǎn)作為標(biāo)識(shí)提取水印信息包括:
[0021]對(duì)嵌有水印的音頻信號(hào)分幀，每幀N個(gè)采樣點(diǎn)，并對(duì)每幀音頻信號(hào)做相應(yīng)層數(shù)的小波分解，得到低頻小波系數(shù)V (k，j)計(jì)算出相應(yīng)的El'和E2'，類(lèi)似水印的嵌入過(guò)程，最后計(jì)算相鄰兩幀信號(hào)能量的差值:S’ = E1-E2 ;再經(jīng)過(guò)升維處理將提取出的一維比特序列轉(zhuǎn)化為二值圖像。
[0022]實(shí)施本發(fā)明提供以聲音為媒介，以加入數(shù)字水印的音頻為工具，使人們的生活更方便，跟有效的使用網(wǎng)絡(luò)，以音頻為數(shù)字指紋的新用途。
【附圖說(shuō)明】
[0023]為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見(jiàn)地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其它的附圖。
[0024]圖1是本發(fā)明實(shí)施例中的基于音頻信號(hào)實(shí)現(xiàn)水印加解密的方法流程圖；
[0025]圖2是本發(fā)明實(shí)施例中的基于水印加解密的注冊(cè)登錄示意圖；
[0026]圖3是本發(fā)明實(shí)施例中的基于水印加解密的購(gòu)物過(guò)程示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0027]下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有作出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0028]隨著智能手機(jī)終端的普及化，電子商務(wù)的020化，以及智能家電，數(shù)字家庭概念的曰益實(shí)現(xiàn)，我們的生活越來(lái)越與網(wǎng)絡(luò)離不開(kāi)關(guān)系，但是現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)科技面向的基本上是中青年，對(duì)中老年的關(guān)注及他們的使用沒(méi)有考慮到，這個(gè)群體也因?yàn)楦鞣N原因而不能和我們一樣享受來(lái)自網(wǎng)絡(luò)的方便，其中有個(gè)很大的原因是對(duì)網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)上的復(fù)雜操作及過(guò)程很難掌握。本發(fā)明的目的就是希望以聲音為媒介，以加入數(shù)字水印的音頻為工具，使人們的生活更方便，更有效的使用網(wǎng)絡(luò)，以音頻為數(shù)字指紋的新用途，以在各個(gè)智能平臺(tái)上提供密鑰，聲明等用途。
[0029]本方案針對(duì)隨機(jī)幾何攻擊，提出了一種利用音頻信號(hào)局部特征設(shè)計(jì)水印信號(hào)(該水印信號(hào)相鄰采樣點(diǎn)之間具有相關(guān)性)，并自同步嵌入水印的新方案。該方案不但對(duì)通常信號(hào)處理具有穩(wěn)健性，而且能夠有效地抵御幾何失真攻擊。本方案模型包括兩部分:水印的嵌入和水印的提取。首先根據(jù)數(shù)字音頻信號(hào)的局部能量特征，從原始載體中提取出穩(wěn)定的特征點(diǎn)；然后以音頻特征點(diǎn)為標(biāo)識(shí)，確定水印信號(hào)嵌入的候選音頻段；最后利用量化調(diào)制策略，將數(shù)字水印信息嵌入到音頻載體中.進(jìn)行數(shù)字水印檢測(cè)時(shí)，系統(tǒng)通過(guò)分析音頻內(nèi)容提取特征點(diǎn)，再以特征點(diǎn)作為標(biāo)識(shí)提取水印信息，水印檢測(cè)無(wú)需原始音頻信號(hào)參與.整個(gè)實(shí)現(xiàn)過(guò)程如圖2中所示。
[0030]本方案是要把數(shù)字水印嵌入到音頻信號(hào)能量較強(qiáng)的區(qū)域，即所謂音頻特征點(diǎn)音頻信號(hào)能量值的急速爬升反映出了音頻信號(hào)短時(shí)能量的大小，因此該點(diǎn)也是信號(hào)局部能量較強(qiáng)區(qū)域的起始點(diǎn)。將這部分點(diǎn)作為水印嵌入的起始點(diǎn)，符合將水印信號(hào)嵌入能量較強(qiáng)區(qū)域的要求。對(duì)原始音頻載體A進(jìn)行非下采樣小波變換，然后利用得到的低頻信息重構(gòu)出新的音頻載體A?，將新音頻載體A?平均分成K個(gè)音頻數(shù)據(jù)段，并從每個(gè)音頻數(shù)據(jù)段中提取出一個(gè)穩(wěn)定的音頻特征點(diǎn)，原始音頻載體經(jīng)過(guò)處理器的處理找出音頻特征點(diǎn)，