鲁棒性压缩音频水印算法研究

摘要

随着互联网的发展和音频压缩技术的不断成熟，以MP3为代表的网络音乐在数字广播、网上音频点播、在线音乐销售等系统中得到了广泛应用，由此引发的音频媒体版权保护和安全认证等问题变得愈加突出。数字水印技术作为传统加密方法的有效补充手段，是一种可以在开放的网络环境下保护版权和认证来源及完整性的新技术，近年来已成为信息安全领域的一个研究热点。本文主要结合MP3音频编码标准，对鲁棒性压缩音频水印技术进行了研究。 本文首先对数字音频水印技术作了较为全面的综述；然后针对已有组合压缩音频水印算法中存在的同步问题，结合隐含同步和恒定水印的思想，提出了一种基于局部恒定特征的组合压缩音频水印算法；在此基础上，为了进一步降低水印的误码率，提出了一种基于级联编码的鲁棒压缩音频水印算法。本文的主要工作包括： 1.首先对音频水印技术的有关知识进行了概述；然后从原始音频和压缩音频两种载体出发，介绍和分析了各自典型的水印算法；最后总结了目前音频水印中主要的攻击手段及对策，并讨论了鲁棒音频水印的评价框架。 2.提出了一种基于局部恒定特征的组合压缩音频水印算法。该算法首先采用压缩音频内容分析方法，选取与音乐节奏、节拍等边缘信息相对应的局部区域作为水印的嵌入位置，然后在各局部区域上提取一种对音频信号处理和同步攻击不敏感的恒定统计特征，最后，将经过混沌调制的水印信息嵌入到MP3音乐局部区域的恒定统计特征量中。实验结果表明，该算法不仅具有较好的感知透明性，而且能够有效地抵抗常规音频信号处理以及随机剪切、抖动和TSM等同步攻击。 3.针对上述算法在某些攻击(10％的随机剪切、TSM>4％)下仍存在误码率较高的情况，提出了一种基于级联编码的鲁棒压缩音频水印算法。该算法采用BCH码与重复码依次对嵌入前的水印序列进行编码，使得提取出的水印序列具有纠错能力，从而进一步降低了水印经过各种音频信号处理和部分同步攻击后的误码率，并通过对实验结果进行分析，得出了在音频水印算法中应用级联编码来降低误码率的若干结论。

目录

文摘

英文文摘

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第一章绪论

1.1课题研究背景

1.2数字水印研究现状和发展

1.3论文的主要工作

1.4论文的结构安排

第二章数字音频水印技术综述

2.1音频水印技术简介

2.1.1音频水印概念及其系统模型

2.1.2音频水印的基本特征

2.1.3音频水印的分类

2.1.4音频水印技术的应用领域

2.2音频水印技术算法概述

2.2.1原始音频水印

2.2.2压缩音频水印

2.3音频水印的攻击及对策

2.3.1音频水印的攻击

2.3.2解决音频同步问题的对策

2.4音频水印的评价框架

2.4.1感知质量

2.4.2鲁棒性

2.4.3水印容量

2.5本章小结

第三章基于局部恒定特征的组合压缩音频水印

3.1引言

3.2 MP3音频编码标准

3.2.1子带滤波器组

3.2.2 MDCT变换

3.2.3 MPEG心理声学模型

3.2.4量化及比特流分配

3.2.5比特流多路复用

3.3已有组合压缩音频水印算法分析

3.4 MP3音乐的局部恒定特征

3.4.1局部区域选取

3.4.2恒定统计特征提取

3.5水印的嵌入与提取

3.5.1水印嵌入

3.5.2水印提取

3.6实验结果及分析

3.6.1感知质量性

3.6.2鲁棒性

3.7本章小结

第四章基于级联编码的鲁棒压缩音频水印

4.1引言

4.2纠错码及其在数字水印中的应用

4.2.1纠错码的基本原理及概念

4.2.2纠错码的分类

4.2.3纠错码在数字水印中的应用

4.3基于级联编码的鲁棒压缩音频水印算法

4.3.1级联编码策略

4.3.2水印的嵌入与提取

4.3.3实验结果及分析

4.4本章小结

第五章结束语

5.1工作总结

5.2下一步工作展望

参考文献

致谢

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