[發(fā)明專利]基于兩階段嵌入的可逆魯棒醫(yī)學(xué)音頻方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110687228.2
• 申請(qǐng)日: 2021-06-21
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN113470666B
• 公開(kāi)（公告）日: 2023-05-16
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張小瑞;孫遜;孫星明;宋愛(ài)國(guó)
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 南京信息工程大學(xué)
• 主分類號(hào): G10L19/018
• 分類號(hào): G10L19/018
• 代理公司: 南京經(jīng)緯專利商標(biāo)代理有限公司 32200
• 代理人: 羅運(yùn)紅

本發(fā)明公開(kāi)了基于兩階段嵌入的可逆魯棒醫(yī)學(xué)音頻方法，包括：(1)通過(guò)頻域變換函數(shù)將原始音頻轉(zhuǎn)換成兩個(gè)獨(dú)立的嵌入域：低頻嵌入域和高頻嵌入域；(2)采用魯棒水印算法在低頻嵌入域中嵌入水印，形成新低頻嵌入域；(3)將新低頻嵌入域和低頻嵌入域之間的水印誤差嵌入到高頻嵌入域，形成新高頻嵌入域；(4)將新低頻嵌入域和新高頻嵌入域通過(guò)頻域變換函數(shù)的逆變換生成含水印音頻；(5)對(duì)含水印音頻進(jìn)行水印信息的提取。本發(fā)明在音頻不被攻擊的情況下能夠有效地提取水印信息并還原完整的音頻，用于醫(yī)學(xué)數(shù)據(jù)完整性、真實(shí)性認(rèn)證；利用音頻的連續(xù)性和采樣點(diǎn)之間的相關(guān)性增強(qiáng)水印的魯棒性，可逆水印中修改少量采樣點(diǎn)，降低音頻失真。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及數(shù)字水印領(lǐng)域，特別涉及基于兩階段嵌入的可逆魯棒醫(yī)學(xué)音頻方法。

背景技術(shù)

隨著互聯(lián)網(wǎng)和通信技術(shù)的進(jìn)步，遠(yuǎn)程醫(yī)療和非接觸式醫(yī)療在醫(yī)療領(lǐng)域受到廣泛重視，然而在當(dāng)今錯(cuò)綜復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)時(shí)代，醫(yī)療數(shù)據(jù)在遠(yuǎn)程醫(yī)療的傳輸過(guò)程中有可能被惡意篡改，造成數(shù)據(jù)失真或非法獲取導(dǎo)致病人的隱私泄露。在醫(yī)療數(shù)據(jù)中，即使很小程度的失真也有可能會(huì)影響醫(yī)生對(duì)患者病情的診斷，從而造成嚴(yán)重的后果。傳統(tǒng)的魯棒水印和脆弱或半脆弱水印在提取水印的同時(shí)，會(huì)造成載體數(shù)據(jù)永久性失真，導(dǎo)致醫(yī)生無(wú)法有效進(jìn)行診斷。

發(fā)明內(nèi)容

發(fā)明目的：針對(duì)以上問(wèn)題，本發(fā)明目的是提供一種基于兩階段嵌入的可逆魯棒醫(yī)學(xué)音頻方法。

技術(shù)方案：本發(fā)明的基于兩階段嵌入的可逆魯棒醫(yī)學(xué)音頻方法，包括：

(1)通過(guò)頻域變換函數(shù)F將原始音頻轉(zhuǎn)換成兩個(gè)獨(dú)立的嵌入域，包括低頻嵌入域和A_l高頻嵌入域A_h；

(2)采用魯棒水印算法在低頻嵌入域A_l中嵌入魯棒水印w1，形成新低頻嵌入域

(3)將新低頻音頻和原始音頻之A_l間的水印誤差E作為可逆水印信息w2，嵌入到高頻嵌入域A_h中，形成新高頻嵌入域

(4)將新低頻嵌入域和新高頻嵌入域通過(guò)頻域變換函數(shù)的逆變換F^-1生成含水印音頻A^w；

(5)對(duì)含水印音頻A^w進(jìn)行水印信息的提取。

進(jìn)一步，步驟1音頻轉(zhuǎn)換過(guò)程為：

將原始音頻A表示成采樣點(diǎn)集合，記為{a₁，a₂，a₃,a₄,...,a_2g-1,a_2g}，通過(guò)小波變換將原始音頻A分解為低頻嵌入域A_l和高頻嵌入域A_h，其中通過(guò)頻域變換函數(shù)F對(duì)采樣點(diǎn)對(duì)進(jìn)行處理，表達(dá)式為：

式中g(shù)表示采樣點(diǎn)數(shù)量的一半，g是整數(shù)，a_l表示低頻嵌入域信號(hào)，a_h表示高頻嵌入域信號(hào)；低頻嵌入域A_l和高頻嵌入域A_h長(zhǎng)度相同。

進(jìn)一步，步驟2在嵌入魯棒水印的過(guò)程包括：

(201)將低頻嵌入域A_l均勻分成不重疊、長(zhǎng)度相等的子音頻，每個(gè)子音頻有2n個(gè)采樣點(diǎn)，其中n表示一個(gè)子音頻采樣點(diǎn)數(shù)量的一半，n是整數(shù)，每一個(gè)子音頻的采樣點(diǎn)記為a_l(1),a_l(2),......,a_l(2n)，為確保信息安全，定義一個(gè)隨機(jī)映射關(guān)系：將原采樣點(diǎn)位置順序打亂，表示映射之后的采樣點(diǎn)的位置序列；

定義表示低頻嵌入域A_l的子音頻中第個(gè)采樣點(diǎn)值，1≤i≤2n；