[發明專利]一種基于常數Q變換的音頻水印嵌入方法

有效

• 申請號: 201310726182.6
• 申請日: 2013-12-25
• 公開（公告）號: CN103745725A
• 公開（公告）日: 2014-04-23
• 發明（設計）人: 嚴勤;胡棚;鄧舒宇;潘洋緒;董巒;劉猛;印晶晶;陶秋雨
• 申請（專利權）人: 河海大學
• 主分類號: G10L19/018
• 分類號: G10L19/018
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 朱小兵

1.?一種基于常數Q變換的音頻水印嵌入方法，其特征在于，引入常數Q變換將音頻信號從時域變換到頻域，得到音頻在每個頻程的每一幀的能量，通過改變特定頻程前后幀的能量的比值來實現水印的嵌入和提??；具體步驟如下：

步驟1，選取音頻信號，對其進行常數Q變換，得到每個頻程的常數Q變換系數以及頻譜圖，隨機生成N位由0和1組成的數字串作為水印，N為自然數；

步驟2，根據頻譜圖分析音頻信號在每個頻程的能量分布情況，選取可用于嵌入水印的頻程；

步驟3，分析步驟2選出的頻程中每一幀的常數Q變換系數大小，并計算每一幀的能量，確定用于嵌入水印的頻程，并得到在該頻程中非零幀之間索引值的最小差值diffIdx；確定用于嵌入水印的頻程后，計算這個頻程中每一幀的能量，當某一幀的能量a與其后面第X個非零幀的能量b關系滿足b>a>=0.9b或a>b>=0.9a時，將這一幀添加到可用于嵌入水印的候選幀中；重復對每一幀進行判定，得到一列可用于嵌入水印的候選幀，并記錄下這些候選幀對應的索引值；X為自然數且大于等于5；

步驟4，對候選幀進行再次判定得到用于嵌入水印的幀，判定方法為：當后一幀的索引值Idx2與前一幀的索引值Idx1的差值小于diffIdx的Y倍時，將后一幀從候選幀中剔除，得到新的候選幀序列；然后重復采用這個判定方法，最后得到用于嵌入水印的幀；從這些幀中挑選出前N幀作為可用幀，這N幀在該頻程中的索引值作為密鑰，N為自然數；Y為自然數且大于等于11；

步驟5，根據第n位水印的值來改變可用幀中第n幀和其后第X個非零幀的能量比值來嵌入水印，具體嵌入規則為：當第n位水印位為1時，將可用幀中第n幀的能量提升到原來的m倍，而將其后面的第X個非零幀的能量降低到原來的1/m倍；當水印位為0時，將可用幀中第n幀的能量降低到原來的1/m倍，而將其后面的第X個非零幀的能量提升到原來的m倍；m為嵌入強度，具體的m的確定方法由實驗確定；n=1,2，…N；

步驟6，確定嵌入強度m后，根據步驟5提供的方法嵌入水印，根據幀的能量的改變來相應的改變該幀的常數Q變換系數，然后再進行常數Q變換重構，得到加水印的音頻信號；

步驟7，對得到的加水印后的音頻信號進行常數Q變換，得到每個頻程的常數Q變換系數；根據嵌入過程中生成的密鑰找到嵌入水印的幀的索引值，并計算出這些幀和其后第X個非零幀的能量；若幀中的第n幀的能量小于其后面第X個非零幀的能量，則第n位水印為0；若幀中第n幀的能量大于其后面第X個非零幀的能量，則第n位水印為1；對所有幀進行逐一判斷，最后得到所有的水印。

2.?根據權利要求1所述的一種基于常數Q變換的音頻水印嵌入方法，其特征在于：步驟5中所述具體嵌入強度m的確定方法為：采用不同的m值嵌入水印后得到不同m值所對應的加水印后音頻信號，然后利用音頻質量的感知評價來評估加水印后的音頻的感知程度，選取水印信息不易被感知時的m值為確定嵌入強度。

3.?根據權利要求2所述的一種基于常數Q變換的音頻水印嵌入方法，其特征在于：所述音頻質量的感知評價是通過返回一個評價參數來進行判定的，評價參數的大小反映出加水印的音頻里面的水印信息的感知程度；當評價參數為0時，水印信息不可感知。

4.?根據權利要求1所述的一種基于常數Q變換的音頻水印嵌入方法，其特征在于：步驟3和步驟5中所述X的最優值為5。

5.?根據權利要求1所述的一種基于常數Q變換的音頻水印嵌入方法，其特征在于：步驟4中所述Y的最優值為11。