數(shù)字音頻水印研究
頁數(shù) 57 字?jǐn)?shù) 36141
摘 要
碩士學(xué)位論文
隨著計(jì)算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)、多媒體技術(shù)的迅速發(fā)展，人們可利用功能強(qiáng)、價(jià)格低的計(jì)算機(jī)方便地制作、復(fù)制多媒體產(chǎn)品，因特網(wǎng)的普及使得傳播這些產(chǎn)品更容易。然而，這些技術(shù)也導(dǎo)致更容易地非法復(fù)制、修改和傳播多媒體產(chǎn)品，從而對(duì)所有者的知識(shí)產(chǎn)權(quán)造成侵害。
隨著數(shù)字音頻的廣泛使用，對(duì)數(shù)字音頻產(chǎn)品的保護(hù)顯得越來越重要。音頻數(shù)字水印則提供了一種版權(quán)保護(hù)的方案，版權(quán)所有者可以在原始信號(hào)中嵌入簽名或版權(quán)信息，如：圖像、文本、序號(hào)等，這些添加的信息是不可見或不可聞的，不容易被察覺，能抵抗各種攻擊。數(shù)字音頻水印能有效地保護(hù)知識(shí)產(chǎn)權(quán)，數(shù)字音頻水印正逐漸成為數(shù)字水印中的一個(gè)重要研究方向。
由于人類聽覺系統(tǒng)(HAS)對(duì)聲音變化的靈敏度要高于人類視覺系統(tǒng)(Human Visual System,HVS)對(duì)圖像變化的靈敏度，因而在音頻信號(hào)中嵌入水印難度相對(duì)較大。
為滿足水印的健壯性、透明性及盲檢測(cè)的要求，作者對(duì)數(shù)字音頻水印進(jìn)行了一些研究，提出了如下數(shù)字音頻水印算法：
⑴在基于能量比較的數(shù)字音頻水印時(shí)域算法中，把音頻信號(hào)劃分為若干個(gè)包含相同采樣點(diǎn)的段，每一段劃分為若干個(gè)包含相同采樣點(diǎn)的節(jié)，對(duì)每段前二節(jié)的能量進(jìn)行比較，結(jié)合水印比特及HAS的掩蔽特性，采取不改變或縮小音頻信號(hào)能量的方法，在數(shù)字音頻中嵌入水印。
⑵在基于振幅比較的信息隱藏算法中，把音頻信號(hào)劃分為若干個(gè)包含兩個(gè)采樣點(diǎn)的片段，對(duì)每個(gè)片段中的兩個(gè)采樣點(diǎn)的振幅進(jìn)行比較，根據(jù)機(jī)密信息的比特位，結(jié)合HAS的掩蔽效應(yīng)，采取不改變或縮小音頻信號(hào)振幅的方法嵌入機(jī)密信息。
⑶在基于小波域變換的數(shù)字音頻水印算法中，把音頻信號(hào)劃分為若干個(gè)包含相同采樣點(diǎn)的幀，每幀劃分為若干個(gè)包含相同采樣點(diǎn)的節(jié)。對(duì)每幀的前兩節(jié)實(shí)施小波變換，對(duì)前兩節(jié)精細(xì)分量的能量進(jìn)行比較，根據(jù)能量比較及水印比特，結(jié)合HAS特性，采用不改變或縮小精細(xì)分量能量的方法，在精細(xì)分量中嵌入水印。
⑷在基于倒譜域變換的數(shù)字音頻水印算法中，把音頻信號(hào)劃分為包含相同采樣點(diǎn)的若干幀，對(duì)指定幀實(shí)施復(fù)倒譜變換，將復(fù)倒譜系數(shù)均值與閾值進(jìn)行比較，結(jié)合水印序列為“0”或“1”，采取縮小、增加或不改變復(fù)倒譜系數(shù)均值的方法，在復(fù)倒譜系數(shù)中嵌入水印。
實(shí)驗(yàn)證明，上述算法具有較強(qiáng)的健壯性，較好的透明性，提取水印屬盲水印提取，能經(jīng)受添加噪聲、重采樣、低通濾波、重新量化、音頻格式轉(zhuǎn)換等常見信號(hào)處理及攻擊。

關(guān)鍵詞：數(shù)字音頻水??；能量比較；振幅比較；DWT；倒譜域；透明性；健壯性；盲檢測(cè)





目 錄
摘要…………………………………………………………………………………Ⅰ
Abstract……………………………………………………………………………Ⅱ
插圖索引……………………………………………………………………………Ⅳ
附表索引……………………………………………………………………………Ⅴ
第1章 緒論…………………………………………………………………………1
1.1 選題背景…………………………………………………………………1
1.2數(shù)字音頻水印的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀…………………………………………2
1.2.1 國外研究現(xiàn)狀………………………………………………………2
1.2.2 國內(nèi)研究現(xiàn)狀………………………………………………………2
1.2.3 當(dāng)前研究存在的問題………………………………………………2
1.3主要研究內(nèi)容………………………………………………………………3
1.4 論文章節(jié)安排………………………………………………………………3
第2章 數(shù)字音頻水印技術(shù)……………………………………………………5
2.1音頻的數(shù)字化………………………………………………………………5
2.2 數(shù)字水印的基本架構(gòu)………………………………………………………5
2.2.1 數(shù)字水印系統(tǒng)的基本構(gòu)成要素………………………………………5
2.2.2 水印系統(tǒng)的評(píng)價(jià)………………………………………………………6
2.2.3 水印系統(tǒng)的基本要求…………………………………………………6
2.2.4 水印系統(tǒng)的基本構(gòu)成…………………………………………………7
2.3 音頻數(shù)字水印的分類及特性……………………………………………9
2.4水印信號(hào)的設(shè)計(jì)與產(chǎn)生………………………………………………10
2.4.1無意義水印信號(hào)………………………………………………………10
2.4.2有意義水印信號(hào)及預(yù)處理……………………………………………10
2.5常見音頻水印算法…………………………………………………………11
2.5.1音頻水印時(shí)域算法…………………………………………………11
2.5.2音頻水印變換域算法………………………………………………12
2.5.3其它類型的水印算法…………………………………………………13
2.6 數(shù)字音頻水印的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)…………………………………………………13
2.6.1 IFPI水印穩(wěn)健性標(biāo)準(zhǔn)………………………………………………13
2.6.2 StirMark標(biāo)準(zhǔn)…………………………………………………………13
2.6.3 其它常見的評(píng)價(jià)方法………………………………………………14
2.7人類聽覺系統(tǒng)（HAS）特性………………………………………………15
2.8 數(shù)字音頻水印的典型應(yīng)用…………………………………………………16
第3章 基于能量比較的數(shù)字音頻水印時(shí)域算法研究……………………………17
3.1 算法概述……………………………………………………………………17
3.2 算法實(shí)現(xiàn)……………………………………………………………………17
3.2.1 水印嵌入……………………………………………………………17
3.2.3 水印提取…………………………………………………………18
3.3 健壯性及透明性檢測(cè)……………………………………………………19
3.3.1健壯性檢測(cè)……………………………………………………………19
3.3.2聽覺相似性檢測(cè)………………………………………………………20
3.4小結(jié)…………………………………………………………………………21
第4章 基于音頻載體的信息隱藏算法研究……………………………………22
4.1 信息隱藏與數(shù)字水印……………………………………………………22
4.2 機(jī)密信息嵌入及提取算法………………………………………………22
4.2.1 機(jī)密信息的嵌入……………………………………………………22
4.2.2 機(jī)密信息的提取……………………………………………………23
4.3實(shí)驗(yàn)及檢測(cè)…………………………………………………………………23
4.3.1健壯性檢測(cè)…………………………………………………………23
4.3.2聽覺相似性檢測(cè)……………………………………………………24
4.3.3嵌入量檢測(cè)…………………………………………………………25
4.4 小結(jié)…………………………………………………………………………25
第5章 倒譜域數(shù)字音頻水印研究…………………………………………………26
5.1 算法基本框架………………………………………………………………26
5.2算法實(shí)現(xiàn)……………………………………………………………………26
5.2.1 水印的嵌入…………………………………………………………26
5.2.2 水印提取算法………………………………………………………28
5.3 仿真實(shí)驗(yàn)及檢測(cè)……………………………………………………………28
5.3.1健壯性檢測(cè)…………………………………………………………28
5.3.2透明性檢測(cè)…………………………………………………………29
5.4 小結(jié)…………………………………………………………………………30
第6章 倒譜域數(shù)字音頻水印研究…………………………………………………31
6.1 倒譜及其特性……………………………………………………………31
6.1.1復(fù)倒譜定義及特性…………………………………………………31
6.1.2 復(fù)倒譜變換的實(shí)現(xiàn)…………………………………………………31
6.2算法設(shè)計(jì)……………………………………………………………………31
6.3算法實(shí)現(xiàn)……………………………………………………………………32
6.3.1 水印的嵌入…………………………………………………………32
6.3.2 水印的提取…………………………………………………………33
6.4 仿真與檢測(cè)…………………………………………………………………34
6.4.1健壯性檢測(cè)…………………………………………………………34
6.4.2透明性檢測(cè)…………………………………………………………35
6.5 小結(jié)…………………………………………………………………………36
第7章 總結(jié)………………………………………………………………………37
7.1 主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)…………………………………………………………………37
7.2 需要改進(jìn)及進(jìn)一步研究的問題……………………………………………39
參考文獻(xiàn)……………………………………………………………………………40
致謝………………………………………………………………………………42
附錄B (基于小波變換的數(shù)字音頻水印算法水印嵌入源程序)…………………44
附錄C (基于小波變換的數(shù)字音頻水印算法水印提取源程序)
…………………47

參考文獻(xiàn)

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