[發明專利]基于混合域系數矢量量化的音頻零水印嵌入和提取方法

有效

• 申請號: 200810035218.5
• 申請日: 2008-03-27
• 公開（公告）號: CN101290772A
• 公開（公告）日: 2008-10-22
• 發明（設計）人: 陳寧;朱杰
• 申請（專利權）人: 上海交通大學
• 主分類號: G10L19/00
• 分類號: G10L19/00;G11B20/00
• 代理公司: 上海交達專利事務所
• 代理人: 王錫麟;王桂忠

技術領域

本發明涉及一種信息安全技術領域的音頻處理方法，具體涉及一種基于混合域系數矢量量化的音頻零水印嵌入和提取方法。

背景技術

音頻水印中透明性和魯棒性是一對矛盾體，這個矛盾如果解決不好，將影響音頻水印嵌入和提取方法的應用。但目前不可感知性和魯棒性并不影響水印的可行性。然而，如果水印方法本身存在漏洞，而使得水印系統存在致命的安全性問題，給攻擊者可乘之機，那么水印系統的可行性將被置疑，可見安全性的問題是很重要的。安全性問題將通過下面介紹的可逆水印概念加以闡述。

對于一個水印系統(E，D)(E表示水印嵌入方法，D表示水印提取方法)，令O_w＝E(O，w)，如果存在一個映射E^-1，滿足下列三個條件：

(1)????E^-1(O_w，w′)＝O′

(2)????E(O′，w′)＝O_w

(3)????D(O，O′)＝w′

則稱該水印系統為可逆(Invertible)水印系統。其中，要求原始水印信號w和偽造水印信號w′的格式滿足系統的要求，同時偽造原始載體O′和水印載體O_w具有足夠的相似度，則水印系統(E，D)是可逆的，否則就是不可逆的(Noninvertible)水印系統。

經對現有技術文獻的檢索發現，Wang?X.-Y.等在《IEEE?Transactions?on?SignalProcessing》(電氣與電子工程師學會信號處理期刊)(2006年54卷12期4835-4840)上發表的“A?Novel?Synchronization?Invariant?Audio?Watermarking?Scheme?Based?onDWT?and?DCT”(一種新穎的基于DWT和DCT的同步音頻水印系統)，提出了基于DWT和DCT的音頻水印方法進行了抵御正常音頻信號處理和惡意攻擊的魯棒性的以及透明性的對比，但是該文獻提出的方法無法從根本上解決音頻水印魯棒性和不可感知性之間的固有矛盾，并且這種方法抵御各種惡意攻擊的魯棒性還有待于提高。

發明內容

本發明的目的在于針對上述現有技術的不足，提出一種基于混合域系數矢量量化的音頻零水印嵌入和提取方法，與傳統的音頻水印方法不同，該方法并沒有把水印真正嵌入到音頻載體中，而是通過提取載體音頻的重要特征構造水印信號，并利用這些重要特征實現水印的盲檢測。該方法不僅從根本上解決了音頻水印中魯棒性和不可感知性之間的固有矛盾，同時彌補了由于嵌入算法的存在所造成的可能安全漏洞。

本發明是通過以下技術方案實現的，本發明包括水印嵌入和水印提取兩部分，

水印嵌入部分包括如下步驟：

第一步，將原始音頻信號進行分段處理；

第二步，對每一段音頻進行離散小波變換(DWT)以提取其小波近似分量；

第三步，對第二步中獲得的小波近似分量進行離散余弦變換(DCT)以進行能量壓縮；

第四步，對第三步中經過離散余弦變換的小波近似分量進行矢量量化；

第五步，根據矢量量化的索引值的統計特性構造極性矢量；

第六步，通過對極性矢量和即將嵌入的原始水印信號進行異或運算將水印嵌入到檢測密鑰中去，并在認證中心申請檢測密鑰的時間戳；

水印提取部分包括如下步驟：

首先，采用與水印嵌入部分中第一步到第五步相同的方法從待測音頻信號中獲得極性矢量；

然后，對極性矢量和水印檢測密鑰進行異或運算獲得提取的水印信號。

所述將原始音頻信號進行分段處理，具體為：將原始音頻載體信號A分割成長度相等的M×N幀，表示為{F_i|i＝0，…，M×N-1}，每一幀含有L_F個采樣點，其中：L_F＝L_A/(M×N)，A＝{a(n)|n＝0，…，L_A-1}，a(n)為第n個采樣值，L_A為原始音頻載體包含的采樣個數。