[發(fā)明專利]一種音頻信號(hào)的可逆水印實(shí)現(xiàn)方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810542591.3
• 申請(qǐng)日: 2018-05-30
• 公開（公告）號(hào): CN108766449B
• 公開（公告）日: 2020-10-27
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張衛(wèi)明;俞能海;吳媛欣;姚遠(yuǎn)志
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)
• 主分類號(hào): G10L19/018
• 分類號(hào): G10L19/018
• 代理公司: 北京凱特來知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11260
• 代理人: 鄭立明;鄭哲

1.一種音頻信號(hào)的可逆水印實(shí)現(xiàn)方法，其特征在于，包括：

利用第一預(yù)測模型對(duì)左聲道信號(hào)點(diǎn)的值進(jìn)行預(yù)測，從而獲得殘差；

利用殘差來區(qū)分右聲道信號(hào)的不同平滑區(qū)域，并利用優(yōu)化算法選出最優(yōu)的右聲道信號(hào)滑度區(qū)域組合；

利用第二預(yù)測模塊對(duì)最佳的右聲道信號(hào)滑度區(qū)域組合內(nèi)各個(gè)點(diǎn)的值進(jìn)行預(yù)測，并獲得殘差，再利用擴(kuò)差法進(jìn)行水印信息的嵌入與提取恢復(fù)；

其中，利用擴(kuò)差法進(jìn)行水印信息的嵌入與提取恢復(fù)的步驟包括：

水印信息的嵌入時(shí)，首先計(jì)算殘差：x為信號(hào)點(diǎn)的值，上標(biāo)R表示信號(hào)點(diǎn)屬于右聲道，N為需要預(yù)測的右聲道信號(hào)點(diǎn)數(shù)目，為的預(yù)測值；

然后，根據(jù)下式進(jìn)行水印信息的嵌入：

上式中，b表示水印信息，t是決定嵌入容量的門限值；

得到載密信號(hào)，表示為：

進(jìn)行提取恢復(fù)時(shí)，首先通過下式得到水印信息：

然后，通過下式恢復(fù)原始的殘差：

最終通過下式恢復(fù)原始的載體信號(hào)：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種音頻信號(hào)的可逆水印實(shí)現(xiàn)方法，其特征在于，所述利用第一預(yù)測模型對(duì)左聲道信號(hào)點(diǎn)的值進(jìn)行預(yù)測，從而獲得預(yù)測殘差的步驟包括：

左聲道的第i個(gè)信號(hào)點(diǎn)的值與其上下文存在局部相關(guān)性，利用局部相鄰信號(hào)點(diǎn)的值進(jìn)行預(yù)測，公式如下：

上式中，為的預(yù)測值；x為信號(hào)點(diǎn)的值，其下標(biāo)為信號(hào)點(diǎn)的序號(hào)，上標(biāo)L表示信號(hào)點(diǎn)屬于左聲道，L'為左聲道信號(hào)點(diǎn)的數(shù)量；v_p表示預(yù)測系數(shù)；

將預(yù)測值與相減獲得殘差：

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種音頻信號(hào)的可逆水印實(shí)現(xiàn)方法，其特征在于，使用最小二乘回歸的方法來獲得向量形式的最優(yōu)的預(yù)測系數(shù)v_p：

X_p*v_p＝y(tǒng)_p；

其中，當(dāng)p＝-3,-2,-1,1,2,3時(shí)，X_p是一個(gè)3×6矩陣，表示為：

上式中，帶有波浪符號(hào)的x表示預(yù)測值；

v_p＝[v_-1 v_-2 v_-3 v₁ v₂ v₃]^T；

則最優(yōu)預(yù)測系數(shù)為：

其中，上標(biāo)T表示矩陣的轉(zhuǎn)置，y_p表示一個(gè)向量；w表示正則項(xiàng)，為其尋找了一個(gè)經(jīng)驗(yàn)值：

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種音頻信號(hào)的可逆水印實(shí)現(xiàn)方法，其特征在于，利用殘差來區(qū)分右聲道信號(hào)的不同平滑區(qū)域，并利用優(yōu)化算法選出最佳的右聲道信號(hào)滑度區(qū)域組合的步驟包括：

根據(jù)殘差的大小將右聲道信號(hào)分為不同的平滑區(qū)域：

上式中，l表示平滑區(qū)域，其下標(biāo)j為平滑區(qū)域的序號(hào)；x為信號(hào)點(diǎn)的值，其下標(biāo)為信號(hào)點(diǎn)的序號(hào)；上標(biāo)R表示信號(hào)點(diǎn)或者平滑區(qū)域?qū)儆谟衣暤溃籺r表示設(shè)定的平滑區(qū)域總數(shù)；

在不同的平滑度區(qū)域內(nèi)對(duì)其進(jìn)行試嵌入，得到每個(gè)平滑度區(qū)域的嵌入容量以及對(duì)應(yīng)的嵌入失真，根據(jù)指定的嵌入容量C，通過下式計(jì)算最優(yōu)的平滑區(qū)域組合，使得滿足嵌入容量C的前提下最小化嵌入失真：

上式中，c_j、d_j對(duì)應(yīng)的表示第j為平滑區(qū)域的嵌入容量、嵌入失真；

最優(yōu)解為：

5.根據(jù)權(quán)利要求1或4所述的一種音頻信號(hào)的可逆水印實(shí)現(xiàn)方法，其特征在于，利用第二預(yù)測模塊對(duì)最佳的右聲道信號(hào)滑度區(qū)域組合內(nèi)各個(gè)點(diǎn)的值進(jìn)行預(yù)測的步驟包括：

假設(shè)需要預(yù)測的右聲道信號(hào)點(diǎn)為N個(gè)，按照信號(hào)點(diǎn)的位置分為奇數(shù)集和與偶數(shù)集合，對(duì)這兩個(gè)集合內(nèi)的右聲道信號(hào)點(diǎn)分別進(jìn)行預(yù)測；

第一輪對(duì)偶數(shù)集合進(jìn)行預(yù)測，公式如下：

上式中，x為信號(hào)點(diǎn)的值，其下標(biāo)為信號(hào)點(diǎn)的序號(hào)，上標(biāo)R表示信號(hào)點(diǎn)屬于右聲道；表示向量形式的偶數(shù)集合預(yù)測系數(shù)；

第二輪對(duì)奇數(shù)集合進(jìn)行預(yù)測，公式如下：

上式中，及均表示嵌入水印后的信號(hào)點(diǎn)的值；表示向量形式的奇數(shù)集和預(yù)測系數(shù)。