數字音頻水印研究
頁數 57 字數 36141
摘 要
碩士學位論文
隨著計算機、網絡、多媒體技術的迅速發(fā)展，人們可利用功能強、價格低的計算機方便地制作、復制多媒體產品，因特網的普及使得傳播這些產品更容易。然而，這些技術也導致更容易地非法復制、修改和傳播多媒體產品，從而對所有者的知識產權造成侵害。
隨著數字音頻的廣泛使用，對數字音頻產品的保護顯得越來越重要。音頻數字水印則提供了一種版權保護的方案，版權所有者可以在原始信號中嵌入簽名或版權信息，如：圖像、文本、序號等，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。數字音頻水印能有效地保護知識產權，數字音頻水印正逐漸成為數字水印中的一個重要研究方向。
由于人類聽覺系統(tǒng)(HAS)對聲音變化的靈敏度要高于人類視覺系統(tǒng)(Human Visual System,HVS)對圖像變化的靈敏度，因而在音頻信號中嵌入水印難度相對較大。
為滿足水印的健壯性、透明性及盲檢測的要求，作者對數字音頻水印進行了一些研究，提出了如下數字音頻水印算法：
⑴在基于能量比較的數字音頻水印時域算法中，把音頻信號劃分為若干個包含相同采樣點的段，每一段劃分為若干個包含相同采樣點的節(jié)，對每段前二節(jié)的能量進行比較，結合水印比特及HAS的掩蔽特性，采取不改變或縮小音頻信號能量的方法，在數字音頻中嵌入水印。
⑵在基于振幅比較的信息隱藏算法中，把音頻信號劃分為若干個包含兩個采樣點的片段，對每個片段中的兩個采樣點的振幅進行比較，根據機密信息的比特位，結合HAS的掩蔽效應，采取不改變或縮小音頻信號振幅的方法嵌入機密信息。
⑶在基于小波域變換的數字音頻水印算法中，把音頻信號劃分為若干個包含相同采樣點的幀，每幀劃分為若干個包含相同采樣點的節(jié)。對每幀的前兩節(jié)實施小波變換，對前兩節(jié)精細分量的能量進行比較，根據能量比較及水印比特，結合HAS特性，采用不改變或縮小精細分量能量的方法，在精細分量中嵌入水印。
⑷在基于倒譜域變換的數字音頻水印算法中，把音頻信號劃分為包含相同采樣點的若干幀，對指定幀實施復倒譜變換，將復倒譜系數均值與閾值進行比較，結合水印序列為“0”或“1”，采取縮小、增加或不改變復倒譜系數均值的方法，在復倒譜系數中嵌入水印。
實驗證明，上述算法具有較強的健壯性，較好的透明性，提取水印屬盲水印提取，能經受添加噪聲、重采樣、低通濾波、重新量化、音頻格式轉換等常見信號處理及攻擊。

關鍵詞：數字音頻水??；能量比較；振幅比較；DWT；倒譜域；透明性；健壯性；盲檢測





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數字音頻水印的國內外研究現狀…………………………………………2
1.2.1 國外研究現狀………………………………………………………2
1.2.2 國內研究現狀………………………………………………………2
1.2.3 當前研究存在的問題………………………………………………2
1.3主要研究內容………………………………………………………………3
1.4 論文章節(jié)安排………………………………………………………………3
第2章 數字音頻水印技術……………………………………………………5
2.1音頻的數字化………………………………………………………………5
2.2 數字水印的基本架構………………………………………………………5
2.2.1 數字水印系統(tǒng)的基本構成要素………………………………………5
2.2.2 水印系統(tǒng)的評價………………………………………………………6
2.2.3 水印系統(tǒng)的基本要求…………………………………………………6
2.2.4 水印系統(tǒng)的基本構成…………………………………………………7
2.3 音頻數字水印的分類及特性……………………………………………9
2.4水印信號的設計與產生………………………………………………10
2.4.1無意義水印信號………………………………………………………10
2.4.2有意義水印信號及預處理……………………………………………10
2.5常見音頻水印算法…………………………………………………………11
2.5.1音頻水印時域算法…………………………………………………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 數字音頻水印的評價標準…………………………………………………13
2.6.1 IFPI水印穩(wěn)健性標準………………………………………………13
2.6.2 StirMark標準…………………………………………………………13
2.6.3 其它常見的評價方法………………………………………………14
2.7人類聽覺系統(tǒng)（HAS）特性………………………………………………15
2.8 數字音頻水印的典型應用…………………………………………………16
第3章 基于能量比較的數字音頻水印時域算法研究……………………………17
3.1 算法概述……………………………………………………………………17
3.2 算法實現……………………………………………………………………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……………………………………………………19
3.3.1健壯性檢測……………………………………………………………19
3.3.2聽覺相似性檢測………………………………………………………20
3.4小結…………………………………………………………………………21
第4章 基于音頻載體的信息隱藏算法研究……………………………………22
4.1 信息隱藏與數字水印……………………………………………………22
4.2 機密信息嵌入及提取算法………………………………………………22
4.2.1 機密信息的嵌入……………………………………………………22
4.2.2 機密信息的提取……………………………………………………23
4.3實驗及檢測…………………………………………………………………23
4.3.1健壯性檢測…………………………………………………………23
4.3.2聽覺相似性檢測……………………………………………………24
4.3.3嵌入量檢測…………………………………………………………25
4.4 小結…………………………………………………………………………25
第5章 倒譜域數字音頻水印研究…………………………………………………26
5.1 算法基本框架………………………………………………………………26
5.2算法實現……………………………………………………………………26
5.2.1 水印的嵌入…………………………………………………………26
5.2.2 水印提取算法………………………………………………………28
5.3 仿真實驗及檢測……………………………………………………………28
5.3.1健壯性檢測…………………………………………………………28
5.3.2透明性檢測…………………………………………………………29
5.4 小結…………………………………………………………………………30
第6章 倒譜域數字音頻水印研究…………………………………………………31
6.1 倒譜及其特性……………………………………………………………31
6.1.1復倒譜定義及特性…………………………………………………31
6.1.2 復倒譜變換的實現…………………………………………………31
6.2算法設計……………………………………………………………………31
6.3算法實現……………………………………………………………………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…………………………………………………………………34
6.4.1健壯性檢測…………………………………………………………34
6.4.2透明性檢測…………………………………………………………35
6.5 小結…………………………………………………………………………36
第7章 總結………………………………………………………………………37
7.1 主要創(chuàng)新點…………………………………………………………………37
7.2 需要改進及進一步研究的問題……………………………………………39
參考文獻……………………………………………………………………………40
致謝………………………………………………………………………………42
附錄B (基于小波變換的數字音頻水印算法水印嵌入源程序)…………………44
附錄C (基于小波變換的數字音頻水印算法水印提取源程序)
…………………47

參考文獻

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