[發明專利]一種基于數字水印的主動聲吶身份識別方法

無效

• 申請號: 201410019310.8
• 申請日: 2014-01-16
• 公開（公告）號: CN103794217A
• 公開（公告）日: 2014-05-14
• 發明（設計）人: 戴躍偉;周海會;王彪;翟江濤
• 申請（專利權）人: 江蘇科技大學
• 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: 樓高潮

1.一種基于數字水印的主動聲吶身份識別方法，其特征在于包括下列步驟：

步驟1：水印嵌入

(I)原始信號預處理：

將原始信號s(t)平均分成n塊,

s(t)＝[s₁(t),s₂(t),...s_n(t)]?????(1)其中每一塊的長度m＝N/n，N為原始信號的采樣點數，對經過分塊后的原始信號s(t)，進行離散余弦變換DCT：

S(f)＝dct(s(t))＝[S₁(f),S₂(f),...,S_n(f)]?????(2)

其中S_j(f)＝dct(s_j(t))??????(3)這里j＝1,2,...n，t表示時域，n大于1的自然數，下同；

(II)水印生成

水印的負載:

C＝[c₁,c₂,…c_n]????????(4)

其中c_1...n∈{-1,1}；

攜帶這些負載的水印為:

ω＝[ω₁,ω₂,…ω_n],ω_j＝[w₁,w₂,…w_m]^T???(5)這里的上標T表示轉置，下同；

則嵌入的水印即原始水印為:

W＝[W₁,W₂,…W_n]＝[c₁ω₁,c₂ω₂,…c_nω_n]????(6)

(III)水印嵌入

根據選取海洋聲學模型選取需要的嵌入矩陣：

P＝[P₁,P₂,…P_n]????????(7)

其中而p_ji∈{0,1}；

這里i＝1,2,…m，下同；

則根據該嵌入矩陣P修改S(f)有嵌入水印后的離散余弦變換DCT域信號：

S_w＝S(P)+kW(P)＝[S_1w,S_2w,…S_nw]??????(8)

其中S_jw＝S_j(P_j)+c_jω_j(P_j)，k是水印嵌入系數表征水印的嵌入強度；

嵌入水印后的信號為:

sw=(t)=[dct-1(S1wT),dct-1(S2wT),...dct-1(SnwT)]---(9)]]>

步驟2：水印檢測

(A)接收含有水印的信號

經過海洋信道傳播后接收到的信號為:

r_w(t)＝s_w(t)*h(t)+n₀(t)＝s′_w(t)+n₀(t)?????(10)

其中h(t)是海洋信道的脈沖響應，n₀(t)是信道中的附加噪聲；

(B)相關性計算

取r_w(t)中與s(t)長度相同的前一部分r_w0(t)，對r_w0(t)做離散余弦變換DCT有：

R_w＝dct(r_w0(t))＝[R_1w,R_2w,…R_nw]???????(11)

現在用原始水印W和接收到的信號r_w0(t)做相關性檢測：

ρ＝[c₁<ω₁,R_1w>,c₂<ω₂,R_2w>,…c_n<ω_n,R_nw>]＝[ρ₁,ρ₂,…ρn]????(12)

這里<a,b>表示求a,b兩者的內積，下同；

由于R_jw＝S_j+c_jω_j+N_0j?????????(13)

N₀＝dct(n₀(t))表示信道中的附加噪聲在dct域的表示形式；

所以ρj=cj<ωj,Sj+cjωj+N0j>=cj<ωj,Sj>+kωj2<ωj,ωj>+cj<ωj,N0j>---(14)]]>如果接收到的信號中不含有水印那么此時的相關性：

ρ_j＝c_j<ω_j,S_j+N_0j>＝c_j<ω_j,S_j>+<ω_j,N_0j>?????(15)

(C)建立最大似然檢測器

檢驗統計量ρ_x：

ρx=1nΣj=1nρj---(16)]]>

通過求解得到一個定值ρ₀；

最大似然比：

Λ=f(ρ0|W)f(ρ0|-W)---(17)]]>

如果Λ＞Λ₀則表示聲吶信號中有數字水印，反之則沒有；Λ₀是介于f(ρ₀|W)和f(ρ₀|-W)期望值之間的一個值，f(ρ_x|W)表示含有水印時的概率分布函數，f(ρ_x|-W)則表示不含水印時的概率分布函數。