[發明專利]一種在音頻中嵌入與檢測數字信息的方法

有效

• 申請號: 201410626999.0
• 申請日: 2014-11-10
• 公開（公告）號: CN104299617B
• 公開（公告）日: 2017-11-17
• 發明（設計）人: 張立;陳亮;康凱
• 申請（專利權）人: 江蘇夢之音科技有限公司
• 主分類號: G10L19/018
• 分類號: G10L19/018
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明屬于數字信號處理技術領域，尤其涉及一種在音頻中嵌入與檢測數字信息的方法，適合于數字電視、數字廣播、互聯網音視頻。

背景技術

廣播電視以及互聯網多媒體視聽服務中，要利用音頻傳遞信息，通常采用：

1、聲紋技術，即預先提取音頻的頻率與時間特征，通常稱為“聲紋”，存儲在聲紋數據庫中，客戶端接收音頻時，提取音頻的聲紋，在聲紋數據庫中進行匹配和索引，得到相應的信息。此種聲紋技術不在載體聲音信號中加入任何信號，但是需要對識別的音頻預先提取頻率與時間特征，并維護一個龐大的特征數據庫，步驟繁瑣復雜，此外聲紋技術受外部環境噪音影響較大。

2、利用人耳的聽覺掩蔽效應，包括頻域掩蔽效應和時域掩蔽效應，在音頻中人耳不敏感的頻段或時間段嵌入信息，也稱為水印，并在接收端進行檢測，該技術占用頻段窄，只適合窄帶音頻系統應用，如調頻廣播、電話等，并且實現較復雜，計算過程繁瑣并且需要對載體音頻進行分析。

除此之外，現有的廣播音頻水印技術在檢測端需要使用專用設備，無法應用于運算能力和電池容量有限的便攜設備，如手機、平板電腦等可穿戴電子設備上。

發明內容

有鑒于此，本發明提供一種在音頻中嵌入與檢測數字信息的方法，以解決目前音頻水印技術實現較復雜，計算過程繁瑣，需要對載體音頻進行分析，且在檢測端需要使用專用設備，無法應用于運算能力和電池容量有限的可穿戴電子設備上的技術問題。

技術方案：一種在音頻中嵌入與檢測數字信息的方法，包括：將載體音頻和水印信息分幀，得到分幀的載體音頻和分幀的水印信息；自所述分幀的載體音頻的每一幀中讀取出每一幀的最大幅度值，計算得到每一幀可嵌入所述水印信息的功率系數；將所述分幀的載體音頻和分幀的水印信息按幀對齊，對所述分幀的水印信息進行處理，得到幅度處理后的分幀的水印信息；將所述幅度處理后的分幀的水印信息疊加在所述分幀的載體音頻上，得到最終的輸出音頻。

進一步的，對所述分幀的水印信息進行處理的過程包括：將所述分幀的水印信息的每一幀數據的幅度，與相對應的載體幀內計算得到的所述功率系數相乘，從而得到所述幅度處理后的分幀的水印信息。

進一步的，所述在音頻中嵌入與檢測數字信息的方法還包括：將以二進制數字表示的需要傳遞的信息進行二進制相移檢控 (BPSK，Binary Phase Shift Keying)調制，將調制后的所述需要傳遞的信息按照載波的采樣率進行保存，得到所述水印信息。

進一步的，所述載波的采樣率不低于44100赫茲，若所述載波的采樣率低于44100赫茲，則對所述載波進行重采樣，將所述載波的采樣率轉換為44100赫茲。

進一步的，所述載波的時間長度大于等于所述水印信息的時間長度。

進一步的，所述在音頻中嵌入與檢測數字信息的方法還包括：接收端設備的麥克風采用44100赫茲的采樣率對所述輸出音頻進行錄制，并分為時間長度為1秒的幀。

進一步的，所述在音頻中嵌入與檢測數字信息的方法還包括所述接收端設備將所述錄制的輸出音頻數據與19000赫茲的載頻相乘，完成下變頻；所述接收端設備對所述下變頻處理后的輸出音頻進行BPSK解調，得到嵌入的所述水印信息。

進一步的，所述接收端設備為智能手機或平板電腦。

本發明所帶來的有益效果：僅根據頻域掩蔽效應，直接利用18000～20000Hz的頻段，無需對載體音頻進行分析，嵌入與檢測的計算復雜度低，運算簡單，適合于數字電視、數字廣播、互聯網音視頻等系統，且不影響載體音質，使嵌入的信息不被人耳感知。可用運算能力和電池容量有限的便攜設備，如手機、平板電腦等可穿戴電子設備的麥克風接收聲音，通過運行在可穿戴電子設備上的應用軟件恢復出水印，并且識別能力可以抵抗正常室內、車載等環境噪聲的影響。

附圖說明

圖1是本發明一種在音頻中嵌入與檢測數字信息的方法的流程示意圖。

具體實施方式

以下描述和附圖充分地示出本發明的具體實施方案，以使本領域的技術人員能夠實踐它們。實施例僅代表可能的變化。除非明確要求，否則單獨的部件和功能是可選的，并且操作的順序可以變化。一些實施方案的部分和特征可以被包括在或替換其他實施方案的部分和特征。