[發(fā)明專利]一種用于wav格式音頻信息的嵌入方法和提取方法

有效

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• 申請日: 2014-06-12
• 公開（公告）號: CN104123945B
• 公開（公告）日: 2017-01-18
• 發(fā)明（設計）人: 李芝棠;張瑒;宋廣華;鄒明光;趙娟;程俊霞;肖津;馮兵
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: G10L19/018
• 分類號: G10L19/018
• 代理公司: 華中科技大學專利中心42201
• 代理人: 梁鵬

技術領域

本發(fā)明屬于計算機網(wǎng)絡通信領域，更具體地，涉及一種用于wav格式音頻信息的嵌入方法和提取方法。

背景技術

隨著移動互聯(lián)網(wǎng)的迅猛發(fā)展，基于移動客戶端(例如微信、手機QQ、Skype等)的語音通信正逐漸成為大眾交流的一種嶄新手段。作為隱寫的常用載體，語音通信中的音頻資源正被越來越多的研究者所關注。在當前已知針對音頻和語音技術相關的方案主要可以分為兩類。第一類是面向不同格式音頻的隱寫、隱寫分析算法，此類方案主要采用的是將傳統(tǒng)隱寫技術與不同格式音頻的壓縮標準相結合，以實現(xiàn)某種特定目的的信息隱寫。第二類涉及通信領域，關注基于音頻的安全通信。主要采用的手段是將傳統(tǒng)的信息加密技術與不同音頻的壓縮標準相結合，實現(xiàn)基于密碼技術的秘密安全通信。在中國發(fā)明專利說明書CN102737639A中公開了一種語音信息安全通信方法，通過利用基于系數(shù)量化的離散余弦變換域嵌入算法，保證通信的隱蔽性。方案利用混沌加密算法，針對音頻中的少數(shù)關鍵位進行加密，并通過比較秘密語音的魯棒消息認證碼來判斷語音內容的完整性，實現(xiàn)語音通信隱蔽性的同時保證了語音通信內容的機密性和完整性。

當前的兩類方案分別考慮了基于不同壓縮格式音頻的隱寫、隱寫分析算法以及基于密碼技術的安全通信方案。前者主要是面向不同音頻格式的各種隱寫、隱寫分析算法，并未考慮實際的應用場景，因而不可避免地會帶來如下缺點：首先，算法的提出到系統(tǒng)的實現(xiàn)還需要大量的后續(xù)研究，其可行性和可實施性有待實踐的進一步檢驗；其次,專利提出的隱寫算法并沒有給出具體的應用場合，使得其應用前景并不明朗。后者采用的主要方法基于較為復雜的傳統(tǒng)加密技術，主要面向具有較高計算性能的PC領域，與移動客戶端所處的惡劣、復雜網(wǎng)絡環(huán)境和要求的高實時性、低延遲率相悖，無法適應基于移動互聯(lián)網(wǎng)領域的安全通信。

發(fā)明內容

針對現(xiàn)有技術的以上缺陷或改進需求，本發(fā)明提供了一種用于wav格式音頻信息的嵌入方法和提取方法，其易于實現(xiàn)，可以直接形成應用軟件安裝于操作系統(tǒng)(比如安卓操作系統(tǒng))之上，進一步地，可以和微信等社交軟件對接，解決現(xiàn)有方法中存在的可實施性不強，應用場合不明確的技術問題；而且發(fā)明算法復雜度較低，適合在計算能力較弱的移動平臺上進行，解決了現(xiàn)有方法中時間復雜度太高的問題；通過能量分組計算以及結構化重復嵌入提升了算法魯棒性，解決了現(xiàn)有算法在惡劣、復雜網(wǎng)絡條件下魯棒性能不強的技術問題；通過協(xié)議化的嵌入提取方案，解決了現(xiàn)有方法中消息無法實時、隨機提取的技術問題。

為實現(xiàn)上述目的，按照本發(fā)明的一個方面，提供了一種用于wav音頻信息的嵌入方法，包括以下步驟：

(1)接收用戶通過輸入流或者文件流輸入的wav格式音頻、該用戶需要嵌入wav格式音頻中的消息、隨機偏移數(shù)、第一算法參數(shù)和第二算法參數(shù)；

(2)將需要嵌入wav格式音頻中的消息進行格式化處理，以生成包含段頭標識符、校驗和、需要嵌入wav格式音頻中的消息、段尾標識符的協(xié)議段二進制比特串；

(3)將隨機偏移數(shù)、第一算法參數(shù)和第二算法參數(shù)分別加密為16位、16位和32位的二進制比特串，并設置已嵌入比特數(shù)為0，設置計數(shù)器j＝0；

(4)選擇將wav格式音頻的第(64+隨機偏移數(shù))幀的第一個采樣點設置為采樣點i₀，后續(xù)的采樣點依次為{i₀，i₁，i₂，i₃，i₄，i₅，i₆……}。

(5)從采樣點i₀開始，將每連續(xù)的k個采樣點作為一個小組，其中k為步長，采用以下公式分別計算小組A＝{i₀，i₁，i₂……i_k-1}與B＝{i_k，i_k+1，i_k+2……i_2k-1}的音頻能量E_A、E_B：