基于倒谱系数的数字音频零水印技术的研究

摘要

随着互联网技术和多媒体技术的高速发展,数字信息的传输变得越来越方便。与此同时,由于数字信息很容易取得并传播,使得网络上充斥着未授权而被篡改或复制的信息。因此,为了遏制非法侵犯产权的行为,对数字信息的版权保护变得非常重要,数字水印技术为版权问题提供了一个有效的解决手段,具有非常重要的应用前景。
　　 在音频中嵌入数字水印是保护数字音频版权的一种非常重要的办法。传统的数字音频水印技术在音频中嵌入水印后有两个缺陷:其一是在音频中加入水印以后,不可避免的造成了音频品质的下降；其二是水印的鲁棒性和不可察觉性不能彼此兼顾。为了解决传统数字音频水印技术的这两个缺点,本论文引进了零水印机制,将水印与音频特征结合在密钥中而不是音频本身,所以被保护的音频与原始音频完全相同,从而解决音频品质下降的问题。在提取音频特征时,在对现有音频算法的分析比较的基础上,提出两种改进的方法,在一定程度上减轻水印的强健性和不可察觉性之间的矛盾。
　　 本论文在数字音频中应用零水印技术。在萃取音频特征的过程中,提出两种改进的方法。第一种萃取特征的方法是利用离散小波转换提供在频率的多重解析度取音频的低频成分,结合语音识别中用以取得特征值的线性预估倒谱系数萃取音频中的低频特征。第二种方法是根据梅尔刻度频率具有强调低频的特性,取得强化音频低频的梅尔刻度倒谱系数作为音频特征。接着在生成水印的过程中应用该方法,并详细介绍零水印的嵌入流程和还原流程。最后,针对线性预估倒谱系数和梅尔刻度倒谱系数生成的密钥,对其进行音频水印攻击测试。
　　 实验结果显示测试音频经过如重新取样、重新量化、低通滤波、删除取样点等各种攻击方式,论文中提出的方法仍然能够有效的还原出水印图像,并可辨别出水印图像的基本特征。同时,实验结果也显示结合离散小波转换与线性预估倒谱系数的方法萃取音频低频特征,优于直接使用强化音频低频的梅尔刻度倒谱参数的萃取音频特征方法,而且以音频低频特征建立零水印的效果更佳。根据数字音频水印的评价标准来看,实验的结果也是符合数字音频水印的技术需求。