基于DCT和DWT的能量比较语音信息隐藏算法研究

摘要

随着互联网信息技术的飞速发展和变革，商业机密、个人隐私和国家安全等机密信息传递的安全越来越受到人们的关注。为了防止重要数据被他人恶意攻击、窃取、利用，信息隐藏技术成为了解决该问题的一种有效方式，该技术为秘密信息提供了安全保障，使重要数据在通信传输的过程中更加安全可靠。信息隐藏技术主要是在公开信息中隐藏秘密信息，使得观测者或者监听者难以发现隐藏在公开信息中的秘密信息。
　　语音是人们在信息交流中最常用的一种方式，对基于语音载体的秘密信息传输安全性的研究具有较高的发展空间和研究价值。目前，基于语音载体的信息隐藏算法的研究主要集中在时域和变换域，与变换域算法相比，时域算法的鲁棒性较差。在变换域中结合一些算法特性，在一定条件下，能够较好控制机密信息的嵌入强度，并且有较好的鲁棒性。为了进一步增强鲁棒性、安全性，同时降低秘密信息提取的误码率，保证秘密信息的不可感知性，使得秘密信息的隐藏达到最佳效果，本文首先对现有的离散余弦变换(DCT, Discrete Cosine Transform)进行改进，在此基础上再结合离散小波变换(DWT， Discrete Wavelet Transform)的特性实现信息隐藏算法，通过对实现的信息隐藏算法设计仿真实验，验证算法的有效性。本文的主要研究内容如下：
　　(1)基于DCT中频系数的语音信息隐藏算法。主要利用DCT对语音信号进行处理，结合人类听觉系统(HAS, Human Audio System)的掩蔽效应来实现信息的隐藏。在DCT系数中获取中频系数部分，并通过修改 DCT系数将秘密信息嵌入语音载体中，然后采用逆变换恢复语音信号进行发送。利用 Matlab对该算法进行仿真，结果表明采用此方法对语音载体质量影响较小，说明该算法具有良好的不可感知性，并且在针对重采样和回声干扰外界攻击方面，该算法也具有较好的鲁棒性。
　　(2)基于DCT和DWT的能量比较语音信息隐藏算法。该算法是在第一个信息隐藏算法的基础上，利用DCT域稳定性较好和嵌入强度易控制的优势，结合DWT的多分辨率分析能力，对语音载体在变换域的系数进行研究，同时利用人类听觉系统的掩蔽特性，通过修改DWT的中高频系数将秘密信息嵌入语音载体中，然后采用逆过程对语音信息进行恢复并发送。该算法进一步加强了语音信息隐藏的鲁棒性和不可感知性，使得秘密信息的安全性得到了更进一步的保障。

目录

声明

1 绪 论

1.1 研究背景及意义

1.2 国内外研究现状

1.3 主要研究内容

1.4 本文章节安排

2 语音信息隐藏相关技术

2.1 语音信息隐藏基本原理

2.2 语音信息隐藏特性

2.3 语音信息隐藏的主要方法

2.4 信息隐藏算法的评价标准

2.5 本章小结

3 基于DCT中频系数的语音信息隐藏算法

3.1 基于频带间能量差的语音信息隐藏算法

3.2 能量比较方式改进

3.3 改进后算法流程

3.4 仿真实验设置

3.5 实验结果分析

3.6 本章小结

4 基于DCT和DWT的能量比较语音信息隐藏算法

4.1 嵌入方式

4.2 算法流程

4.3 算法分析比较

4.4 仿真实验设置

4.5 实验结果分析

4.6 本章小结

5 总结与展望

5.1 本文总结

5.2 后续工作展望

参考文献

致谢

攻读学位期间的科研成果