[發明專利]一種音頻信號的可逆水印實現方法

有效

• 申請號: 201810542591.3
• 申請日: 2018-05-30
• 公開（公告）號: CN108766449B
• 公開（公告）日: 2020-10-27
• 發明（設計）人: 張衛明;俞能海;吳媛欣;姚遠志
• 申請（專利權）人: 中國科學技術大學
• 主分類號: G10L19/018
• 分類號: G10L19/018
• 代理公司: 北京凱特來知識產權代理有限公司 11260
• 代理人: 鄭立明;鄭哲

本發明公開了一種音頻信號的可逆水印實現方法，包括：利用第一預測模型對左聲道信號點的值進行預測，從而獲得殘差；利用殘差來區分右聲道信號的不同平滑區域，并利用優化算法選出最優的右聲道信號滑度區域；利用第二預測模塊對最佳的右聲道信號滑度區域內各個點的值進行預測，并獲得殘差，再利用擴差法進行水印信息的嵌入與提取恢復。上述方法在提高音頻嵌入容量的同時極大地降低了音頻的嵌入失真，并且可以在提取水印后無損地恢復原始音頻，可用于音頻信號的真實性和無損性認證。

技術領域

本發明涉及信息隱藏技術，尤其涉及一種音頻信號的可逆水印實現方法。

背景技術

由于傳統加密方法對多媒體內容的保護和完整性認證方案無法防止再傳播和盜用。數字水印技術作為加密技術的補充和延伸，在版權保護與完整性認證方面得到了迅猛的發展。數字水印技術是在數字媒體作品中嵌入作為標記的信號(圖像、文字、簽名、特殊含義的符號等)，其目的是進行版權保護、所有權認證和完整性保護等，它是信息隱藏技術一個重要的研究方向。

音頻數字水印技術是指對數字音頻嵌入水印信息，相對于傳統的音頻保護方法，音頻數字水印技術無法移除，隨意的更改剝離會影響音頻的使用和質量；其次，音頻數字水印利用了音頻自身的相關性，降低了運算復雜度；更重要的是音頻水印具有不可感知性，音頻和水印的疊加不會影響人耳的聽覺感受。

音頻水印按照其特性可以分為魯棒性水印和脆弱水印兩種，魯棒性水印能夠抵抗一定程度的惡意攻擊(壓縮、數模轉換、延時等)，在保證魯棒性的同時提高水印的不可感知性，達到魯棒性和不可感知性的最佳平衡，這種水印可以在惡劣的環境下達到保護音頻版權的目的；脆弱水印不具有魯棒性，如果音頻內容發生了變化水印也會隨之被更改，這種水印便于檢測是否被篡改以及篡改的定位，其目的偏向于保護音頻內容的完整性。

然而，音頻水印技術會對載體信息造成一定的損壞，接收方只能提取出嵌入的水印信息而無法完全地恢復出載體信號，這在某些實際應用中具有局限性。在對音質要求較高的商業場景中，對載體音頻細微的修改也會影響音樂質量，所以原載體的無損恢復在某些領域中也體現出了需求的急迫性。

可逆水印解決了這個問題，它允許原始數字音頻被完全恢復，可逆信息隱藏技術能夠實現在完全提取水印信息的同時無損的恢復出原始的語音載體信號，在語音中進行可逆信息隱藏處理適用于很多的應用場景，比如法律取證、刑事偵查、軍事情報、高品質音樂需求方面，在這些應用中語音質量的降低、關鍵點模糊或者部分段的缺失都會帶來嚴重的后果。此外，可逆信息隱藏技術還能認證語音的真實性和無損性。但是，目前的音頻可逆水印在相同嵌入率下造成的音頻失真相對較大，如何在相同嵌入率下降低音頻的失真成為需要解決的技術問題。

發明內容

本發明的目的是提供一種音頻信號的可逆水印實現方法，可用于音頻信號的真實性和無損性認證。

本發明的目的是通過以下技術方案實現的：

一種音頻信號的可逆水印實現方法，包括：

利用第一預測模型對左聲道信號點的值進行預測，從而獲得殘差；

利用殘差來區分右聲道信號的不同平滑區域，并利用優化算法選出最優的右聲道信號滑度區域組合；

利用第二預測模塊對最佳的右聲道信號滑度區域組合內各個點的值進行預測，并獲得殘差，再利用擴差法進行水印信息的嵌入與提取恢復。

由上述本發明提供的技術方案可以看出，在提高音頻嵌入容量的同時極大地降低了音頻的嵌入失真，并且可以在提取水印后無損地恢復原始音頻。

附圖說明

為了更清楚地說明本發明實施例的技術方案，下面將對實施例描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對于本領域的普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他附圖。