[發明專利]一種基于等長熵碼字替換的壓縮音頻自適應隱寫方法和系統

有效

• 申請號: 201811067226.8
• 申請日: 2018-09-13
• 公開（公告）號: CN109346091B
• 公開（公告）日: 2021-12-14
• 發明（設計）人: 易小偉;楊坤;趙險峰;于海波;劉長軍
• 申請（專利權）人: 中國科學院信息工程研究所
• 主分類號: G10L19/018
• 分類號: G10L19/018
• 代理公司: 北京君尚知識產權代理有限公司 11200
• 代理人: 邱曉鋒

1.一種基于等長熵碼字替換的壓縮音頻自適應隱寫方法，其特征在于，采用以下步驟嵌入秘密信息：

(S1)構造哈夫曼碼字映射表，生成可相互替換的哈夫曼碼字對；

(S2)將大值區中的可隱寫哈夫曼碼字映射為二進制比特串，并計算可隱寫哈夫曼碼字的修改代價；

(S3)將二進制比特串和修改代價使用相同的置亂算法及密鑰進行置亂；

(S4)使用STC編碼將秘密信息嵌入到二進制比特串中，得到載密二進制比特串；

(S5)將載密二進制比特串使用與步驟(S3)相同的置亂算法與密鑰進行逆置亂；

(S6)將逆置亂后的載密二進制比特串逆映射成哈夫曼碼字；

(S7)重復步驟(S2)～步驟(S6)，直到所有的秘密信息嵌入完成或音頻編碼結束，生成新的隱藏秘密信息的音頻文件；

步驟(S1)所述哈夫曼碼字映射表中，兩個哈夫曼碼字相互替換必須滿足三個條件，即碼字長度相等、碼字對應系數符號位個數相等、碼字linbits位一致；

所述哈夫曼碼字映射表的構造方法如下：

(1)記集合Π^(k)表示包含第k張碼表中所有的哈夫曼碼字；

(2)將∏^(k)分為兩個不重疊的子集：和其中表示不可隱寫碼字集合，表示可隱寫碼字集合：首先將和都初始化為對于其中i≠j，如果滿足三個相互替換條件，就將和移入中，否則放入重復上述過程，直到

(3)劃分為子空間和依據步驟(2)假定找到為一對可替換碼字，并按照zig-zag順序遍歷，將先序分配到集合將后序分配到集合其中，在隱寫嵌入時使用中的碼字表示比特‘0’，而中的碼字表示比特‘1’。

2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，步驟(S2)依據心理聲學模型與哈夫曼碼字對應系數的修改幅度計算所有可隱寫哈夫曼碼字的修改代價。

3.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，步驟(S2)包括：

(1)采用平面點的曼哈頓距離d_ij來計算QMDCT系數對之間的變化；

(2)采用絕對靜音閾值衡量人耳對不同頻率的聽覺靈敏度，絕對靜音閾值T_f表示為，

其中，f表示頻率值，T_f越小表示人耳對當前頻率越敏感；

(3)綜合步驟(1)和(2)得到失真函數：

其中，i是哈夫曼碼字在顆粒中的索引值，ρ_i表示在第i個哈夫曼碼字進行隱寫嵌入時的失真代價，表示第2i個頻線的絕對聽覺閾值，σ是定值常量，保證值大于1。

4.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，步驟(S3)使用Logistic混沌映射算法進行置亂。

5.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，步驟(S4)中，STC編碼器根據嵌入點的修改代價，自適應的選取最優嵌入路徑將秘密信息嵌入到比特串，使修改總失真最小，得到載密的比特串。

6.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，采用以下步驟提取秘密信息：

(P1)根據步驟(S1)中哈夫曼碼字映射表的構造方法構造哈夫曼碼字映射表；

(P2)對音頻進行部分解碼，得到哈夫曼碼字，根據哈夫曼碼字映射表將每個可隱寫碼字映射成載密比特串；

(P3)使用步驟(S3)中的置亂算法與密鑰對載密比特串進行置亂；

(P4)使用STC編碼從載密比特串中提取秘密信息，提取過程使用的參數與嵌入過程中使用的參數保持一致；

(P5)重復步驟(P2)～步驟(P4)，直到音頻解碼結束或信息完整提取，得到還原的秘密信息。