用于版权保护的音频数字水印算法研究

摘要

随着互联网以及多媒体通讯的发展，对多媒体产品版权保护和鉴别要求越来越强烈，而数字水印技术是解决数字版权保护问题的有效手段。目前，对静态图像数字水印技术的研究已经日趋成熟，音频数字水印也正成为新的研究热点。 本文在详细分析数字音频水印技术特点和需求的基础上，以直观的二值图像作为水印信息，以音频数据为嵌入对象，从提高数字水印的不可察觉性和鲁棒性出发，探讨了两种新的用于版权保护的数字音频盲水印方法。 一是基于离散小波变换的盲音频水印算法。在对作为水印的二值图像进行Arnold置乱处理，将其转化为一维序列后，再对原始音频信号实施分段离散小波变换并根据离散小波变换近似分量的能量自适应确定嵌入强度，选择小波变换近似分量的偶数点系数嵌入水印，水印嵌入的次数等于原始音频分成的段数。水印检测不需要原始音频信号，提高了水印的工程应用价值。 二是引入了基于倒谱变换和离散余弦变换相结合的音频水印算法。算法中对二值水印图像进行了置乱处理，增加了水印信息的安全性。将原始音频信号分段并对每段音频数据实施倒谱变换，再对倒谱系数进行离散余弦变换，采用量化原理将水印信息嵌入到离散余弦变换的低频系数中，保证了水印的不可感知性以及鲁棒性。在水印检测过程中不需要原始音频信号，是一种盲水印算法。与目前大部分文献采用的倒谱变换方法相比，本算法有更好的不可感知性及鲁棒性。 仿真实验表明，本课题提出的两种算法具有较好的不可感知性，对一些基本的信号处理操作具有很强的鲁棒性，并且均实现了水印的盲检测，具有很好的实用价值。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章 绪论

1.1课题的研究背景

1.2相关领域国内外研究现状

1.2.1国内外研究现状

1.2.2当前研究存在的问题

1.3本文的主要研究内容和组织结构

第2章 数字音频水印

2.1数字音频的基本概念

2.2人类听觉特性

2.3音频数字水印的基本架构

2.3.1数字音频水印系统的基本构成要素

2.3.2水印系统的评价

2.3.3水印系统的基本要求

2.3.4水印系统的基本构成

2.4数字音频水印的特点

2.5数字音频水印的分类

2.6数字音频水印的应用

2.7典型的数字音频水印技术

2.7.1时域音频数字水印算法

2.7.2变换域音频数字水印算法

2.7.3回声编码

2.7.4相位法

2.7.5扩频技术

2.7.6生理模型算法

2.7.7目前存在的问题与发展趋势

2.8音频水印的常见信号处理操作攻击

2.9数字音频水印评价标准

2.9.1 IFPI水印鲁棒性标准

2.9.2 StirMark标准

2.9.3其它常见的评价方法

2.10本章小结

第3章 基于小波变换的自适应盲音频水印算法

3.1引言

3.2小波变换简介

3.3图像置乱技术

3.3.1Arnold置乱

3.3.2仿真实验及结果分析

3.4水印嵌入算法

3.4.1水印信号的预处理

3.4.2音频信号的分段处理

3.4.3小波基及水印嵌入点的选择

3.4.4自适应嵌入强度

3.4.5水印嵌入

3.5水印提取算法

3.6实验仿真结果

3.6.1不可感知性比较

3.6.2鲁棒性比较

3.7本章小结

第4章 基于倒谱变换和离散余弦变换的数字音频水印算法

4.1引言

4.2倒谱分析

4.2.1倒谱的自相关函数

4.2.2倒谱的性质

4.2.3复倒谱变换及其特性

4.2.4复倒谱的MATLAB实现

4.3离散余弦变换

4.4水印嵌入算法

4.4.1水印信号预处理

4.4.2音频信号的分段处理

4.4.3水印嵌入点的选择

4.4.4水印的量化嵌入

4.4.5重构音频信号

4.5水印提取算法

4.6实验仿真结果

4.6.1不可感知性比较

4.6.2鲁棒性比较

4.7本章小结

第5章 总结与展望

5.1全文的工作总结

5.2下一步工作展望

参考文献

致谢

攻读学位期间发表的学术论文