基于QIM的自适应音频水印算法研究

摘要

随着互联网的发展,网络音频文件的传播速度越来越快,音频版权问题也随之越来越突出。因此,音频水印技术已经受到科研人员越来越多的关注。
　　 论文通过对数字音频水印技术进行研究,分析总结了音频水印技术当前的研究现状与存在的问题,将基于量化的思想应用到音频水印研究领域,设计了两种基于QIM算法的音频水印算法,并对DM和DC-DM算法的不可感知性和鲁棒性方面展开研究。
　　 针对传统QIM算法的量化步长不可控制的问题,以及当外界噪声强度超过一定范围,接收端检测性能急剧下降的问题,为了提高音频水印的鲁棒性和不可感知性,采用基于量化思想的调制算法,提出一种基于小波变换的失真补偿-量化索引调制音频水印算法。该算法选择小波变换的低频系数来嵌入数据,为了提高水印置乱的安全性,使用Fibonacci变换对水印信息进行置乱,在提取水印时不需要原始音频信号载体,可以实现盲提取。该算法的特点是引入了可控制的伸缩因子α,从而达到控制量化步长的目的。
　　 针对以往QIM嵌入方法对人类听觉系统不能够自适应的问题,采用了人耳听觉掩蔽效应和抖动调制算法,提出一种能够自适应人类听觉系统的抖动调制音频水印算法。该算法采用抖动调制方法嵌入水印,能够确保量化噪声和载体信号的相对独立,提高系统的抗噪性能,由于基于人类听觉系统频域掩蔽特性,使得量化步长的大小可以根据载体音频频率的大小进行自适应控制。量化步长的自适应使得鲁棒性和不可感知性的性能得到提高,当音频频率较大时,可自适应地选取较长的量化步长,鲁棒性得到提高;音频频率较小时,可自适应地选取较短的量化步长,不可感知性得到提高。
　　 通过实验分析,论文提出的两种基于QIM音频水印算法与传统QIM算法相比,实现了量化步长的可控制和自适应选取。由于量化步长能够控制和选择,因此,使得音频水印系统具有良好的鲁棒性和不可感知性。

目录

文摘

英文文摘

论文说明:图表目录

第1章 绪论

1.1 课题的研究背景和意义

1.2 数字水印的应用和分类

1.3 数字音频水印国内外的研究现状

1.4 存在的弊端与不足

1.5 论文的主要研究工作及贡献

1.6 论文的组织结构与安排

第2章 音频水印的基本理论

2.1 数字水印系统理论模型

2.2 音频数字水印的技术要求

2.3 音频水印的主要评估标准

2.4 人类听觉系统

2.4.1 人类听觉系统

2.4.2 心理声学模型及掩蔽阈值的计算

2.4.3 掩蔽阈值的计算

2.4.4 人类听觉系统在音频水印中的研究现状

2.5 量化索引调制

2.5.1 水印模型

2.5.2 量化索引调制

2.5.3 抖动调制

2.5.4 失真补偿一量化索引调制

2.6 FIBONACCI变换

2.7 本章小结

第3章 基于小波变换的失真补偿-抖动调制音频水印算法

3.1 引言

3.2 失真补偿-量化索引调制

3.3 音频水印嵌入过程

3.3.1 水印图像预处理

3.3.2 水印嵌入

3.4 音频水印提取过程

3.5 实验结果与分析

3.6.本章小结

第4章 基于人类听党系统的抖动调制音频水印算法

4.1 引言

4.2 抖动调制

4.2.1 嵌入算法

4.2.2 提取算法

4.3 基于人类听觉的量化步长的选取

4.4 水印的预处理

4.5 音频水印嵌入过程

4.5.1 水印图像预处理

4.5.2 水印嵌入

4.6 音频水印提取过程

4.7 实验结果与分析

4.8 本章小结

总结与展望

参考文献

致谢

附录A 攻读硕士学位期间所发表的学术论文