[發明專利]一種大容量音頻文件可逆信息隱藏方法及系統

有效

• 申請號: 202010022517.6
• 申請日: 2020-01-09
• 公開（公告）號: CN113096671B
• 公開（公告）日: 2022-05-13
• 發明（設計）人: 馬賓;侯金程;徐健;王春鵬;李健;楊美紅;吳曉明
• 申請（專利權）人: 齊魯工業大學
• 主分類號: G10L19/005
• 分類號: G10L19/005
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司 37221
• 代理人: 董雪

本發明公開了一種大容量音頻文件可逆信息隱藏方法及系統，包括嵌入過程：將初始文件不同音頻點按照位置分為叉集合和點集合；利用相鄰音頻點間的局部一致性特征，采用目標音頻點幅值預測算法，分別構建第一叉集合預測誤差矩陣和第一點集合預測誤差矩陣；將待隱藏的數據被分成相等的兩半，第一部分被嵌入到叉集中，第二部分被嵌入到點集中；按照誤差預測算法可逆的構建叉集合嵌密音頻序列和點集合嵌密音頻序列；最后合并形成載密音頻文件。本發明基于擴展序列擁有相互正交的特點，將秘密信息多次嵌入到音頻載體文件中，不同的擴展序列的大部分元素在信息嵌入過程中相互抵消，在增加載體音頻可逆信息嵌入容量的同時提高文件音頻保真能力。

技術領域

本發明涉及信息隱藏技術領域，尤其涉及一種大容量音頻文件可逆信息隱藏方法及系統。

背景技術

本部分的陳述僅僅是提供了與本發明相關的背景技術信息，不必然構成在先技術。

信息隱藏通過將秘密信息嵌入到載體當中實現數字隱寫、秘密通信、版權保護等功能。可逆信息隱藏是其中一個重要的分支，在保障完整提取所嵌隱秘信息的同時，還可以無損的恢復原始載體信號。因而，在軍事、醫療等對原始圖像或音視頻文件要求較高的領域，基于可逆信息隱藏的版權認證與隱蔽通信算法具有廣泛的應用需求。可逆信息隱藏有兩個標準，即嵌入容量和失真率，優秀的可逆信息隱藏算法要求在較高的信息嵌入容量的同時，還需要保持載體文件具有較低的失真度。

近年來隨著數字化社會的推進，海量的音頻數據在網絡上傳播，音頻信息隱藏技術的發展也越來越成熟。秘密信息通常以比特流的形式嵌入到載體樣本的LSB(最低有效位)上，載體音頻的失真在感知上幾乎可以忽略不計，而通過可逆信息隱藏可以實現載體音頻數據的零失真。

可逆信息隱藏(RDH)算法近年來有了很大的發展，但是，可逆信息隱藏誤差預測與信息嵌入算法越來越復雜，計算代價越來越高。同時，在大多數情況下，隨著有效載荷的增加，音頻質量迅速下降。

發明內容

為了解決上述問題，本發明提出了一種大容量音頻文件可逆信息隱藏方法及系統，根據碼分多址(CDMA)的原理，采用不同的正交序列表示待嵌入信息并嵌入到載體音頻中；基于正交向量的線性無關特性，隱秘信息可以重疊嵌入而不相互干擾，從而可以實現大容量信息的嵌入。同時，由于不同擴展序列的大部分元素在重疊嵌入時相互抵消，在實現高容量可逆信息嵌入的同時降低音頻文件失真，從而有效提升音頻文件可逆信息隱藏性能。

在一些實施方式中，采用如下技術方案：

一種大容量音頻文件可逆信息隱藏方法，包括嵌入過程：

將初始文件不同音頻點按照位置分為叉集合和點集合；

利用相鄰音頻點間的局部一致性特征，采用目標音頻點幅值預測算法，分別構建第一叉集合預測誤差矩陣和第一點集合預測誤差矩陣；

將待隱藏的數據被分成相等的兩半，第一部分被嵌入到叉集中，第二部分被嵌入到點集中；

按照誤差預測算法可逆的構建叉集合嵌密音頻序列和點集合嵌密音頻序列；最后合并形成載密音頻文件。

進一步地，還包括提取過程：

將載密音頻文件分為叉集合和點集合；

根據目標誤差預測算法，分別構建第二點集合預測誤差矩陣和第二叉集合預測誤差矩陣；

分別恢復點集合預測誤差矩陣和叉集合預測誤差矩陣中嵌入的附件信息，按照碼分多址可逆信息嵌入算法提取誤差矩陣中嵌入的秘密信息，并恢復目標音頻點原始幅值；

將提取的秘密信息相連接重建隱藏的秘密信息序列，并采用恢復的目標音頻點原始幅值矩陣無損恢復原始音頻文件。

在另一些實施方式中，采用如下技術方案：