[發明專利]一種在音頻中嵌入和解出水印的方法和裝置

有效

• 申請號: 201210585566.6
• 申請日: 2012-12-28
• 公開（公告）號: CN103077724A
• 公開（公告）日: 2013-05-01
• 發明（設計）人: 顏永紅;郭宇弘;趙學敏;劉建
• 申請（專利權）人: 中國科學院聲學研究所;上海中科高等研究院;北京中科信利技術有限公司
• 主分類號: G10L19/018
• 分類號: G10L19/018
• 代理公司: 北京億騰知識產權代理事務所 11309
• 代理人: 陳霽

技術領域

本發明涉及信息隱藏技術，尤其涉及一種基于隨機擴頻碼的在數字音頻中嵌入和解出水印的方法和裝置。

背景技術

隨著計算機網絡技術和多媒體技術的飛速發展，人們獲取數字多媒體文件更加便捷。但是，隨之而來的是針對數字多媒體文件的大量非授權拷貝和下載及其他非法獲取和使用。數字水印就是一項應運而生的，能進行所有權認證和追蹤非授權行為等應用的信息隱藏技術。在數字音頻領域的應用中，數字水印必須保證在經過一系列的音頻處理之后水印信息仍然是完整準確的，這是水印安全性方面的最重要的屬性。因此，在保證水印的安全性方面的技術層出不窮。

數字水印技術發展到今天已經發展出了大量的算法。雖然水印算法的嵌入域包括了時域、幅頻域、相頻域、小波域、奇異值分解域等，但其中主流的嵌入方法分為擴頻和量化兩大類。相對于量化的方法，擴頻方法的優勢在于安全性高，有很強的抵御攻擊的能力。因此，在數字音頻應用領域，擴頻的水印嵌入方法更適合應用在抗混音攻擊的場合。

音頻水印的混音攻擊是指混合多個含有音頻水印的音頻文件，從而導致水印無法解出或者解出大量錯碼的情況。對加過水印的音頻進行混音之后，各個音頻的水印碼之間會產生相互干擾，導致了在解碼的時候擴頻碼的相關得分受到很大干擾，產生大量的錯碼。

發明內容

本發明的目的是提供一種能夠克服至少上述缺陷之一的在音頻中嵌入和解出水印的方法和裝置。

在本發明的第一方面，提供了一種在音頻中嵌入水印的方法，其中，所述水印包括多個水印幀，所述水印幀包括同步頭和信息位，所述方法包括：根據第一隨機數從第一擴頻碼池中取出第一擴頻碼，根據第二隨機數從第二擴頻碼池中取出第二擴頻碼，其中，所述第一擴頻碼池和所述第二擴頻碼池是預先建立的，所述第一隨機數和所述第二隨機數的取值范圍分別由所述第一擴頻碼池和所述第二擴頻碼池中的擴頻碼的數量決定；用所述第一擴頻碼將編碼后的第二隨機數和同步位一起作為當前水印幀的同步頭嵌入所述音頻；以及用所述第二擴頻碼將水印信息作為當前水印幀的信息位嵌入所述音頻。

在本發明的第二方面，提供了一種在音頻中嵌入水印的裝置，其中，所述水印包括多個水印幀，所述水印幀包括同步頭和信息位，所述裝置包括：包括：擴頻碼生成模塊，用于根據第一隨機數從第一擴頻碼池中取出第一擴頻碼，根據第二隨機數從第二擴頻碼池中取出第二擴頻碼，其中，所述第一擴頻碼池和所述第二擴頻碼池是預先建立的，所述第一隨機數和所述第二隨機數的取值范圍分別由所述第一擴頻碼池和所述第二擴頻碼池中的擴頻碼的數量決定；同步頭嵌入模塊，用于用所述第一擴頻碼將編碼后的第二隨機數和同步位一起作為當前水印幀的同步頭嵌入所述音頻；信息位嵌入模塊，用于用所述第二擴頻碼將水印信息作為當前水印幀的信息位嵌入所述音頻。

在本發明的第三方面，提供了一種從音頻中解出水印的方法，所述水印包括多個水印幀，所述水印幀包括同步頭和信息位，所述同步頭是用第一擴頻碼池中的第一擴頻碼嵌入所述音頻的，所述信息位是用第二擴頻碼池中的第二擴頻碼嵌入所述音頻的，所述同步頭中包含所述第二擴頻碼的公鑰，所述方法包括：根據所述第一擴頻碼池中的擴頻碼和所述音頻得到所述公鑰；根據所述公鑰從所述第二擴頻碼池中得到所述第二擴頻碼；以及根據所述第二擴頻碼和所述音頻得到所述信息位中的水印信息。

在本發明的第四方面，提供了一種從音頻中解出水印的裝置，所述水印包括多個水印幀，所述水印幀包括同步頭和信息位，所述同步頭是用第一擴頻碼池中的第一擴頻碼嵌入所述音頻的，所述信息位是用第二擴頻碼池中的第二擴頻碼嵌入所述音頻的，所述同步頭中包含所述第二擴頻碼的公鑰，所述裝置包括：公鑰獲取模塊，用于根據所述第一擴頻碼池中的擴頻碼和所述音頻得到所述公鑰；第二擴頻碼獲取模塊，用于根據所述公鑰從所述第二擴頻碼池中得到所述第二擴頻碼；以及信息位獲取模塊，用于根據所述第二擴頻碼和所述音頻得到所述信息位中的水印信息。

本發明充分利用了不同擴頻碼之間的不相關性，采用了一種隨機使用擴頻碼的方法讓混音音頻中各個水印分量把相互干擾降到最低，大大提高了水印解碼的正確率。同時，考慮到使用所有擴頻碼進行相關檢測，會讓計算量猛增，還提出了一種新的幀結構，讓計算量大大降低。另外，提出了一種多同步技術，這讓各個混合分量都能在解碼時同時得到同步，解決了以往的同步技術只能讓一個混音分量得到同步的問題。從而實現了能夠抵御混音攻擊的數字音頻水印算法。

附圖說明

圖1是根據本發明實施例的水印幀的結構示意圖；

圖2是根據本發明實施例的在音頻中嵌入水印的方法的流程圖；