基于混沌加密的数字音频水印算法研究与实现

摘要

随着当今网络技术的飞速发展以及多媒体技术的日趋成熟，大量数字化音像产品在以Internet为代表的开放性网络中传输，使得数字化产品的盗版问题日益突出。如何在网络环境下有效保护这些数字化产品的版权问题变得越来越迫切，数字水印技术在这样的一个背景下应运而生。它通过向数字产品中隐藏一些秘密信息，以此来达到保护数据的安全性目的。目前国内外对音频水印的研究广泛，但是在加密上存在一些薄弱环节。近年来混沌系统以它特有的内在随机性，初值敏感性，不可预见性等巨大优势成为当今密码学等方面的研究热点。本论文在引入混沌理论的基础上，对水印嵌入及检测问题进行了新的研究与探索。
　　本文以二值图像为数字水印信息，以改进提高嵌入后音频鲁棒性与透明性为出发点，设计了一种基于小波域变换与DCT域变换结合的水印处理方法。将水印信息嵌入到小波变换后近似分量下的DCT变换的直流分量中，与传统的单域算法相比有着更好的鲁棒性。同时对于传统的混合域算法在透明性和鲁棒性之间无法达到平衡的弱点，提出并实现了一种基于变换域结合的零水印处理方法。利用直流系数的正负性不易改变的特点，根据系数正负性构造一个“零水印”，使算法具有高透明性和强鲁棒性，让两者达到一个合理的平衡。
　　最后，分别对两个算法进行了安全性、透明性和鲁棒性等特性评估。对嵌入水印后的音频进行攻击测试，分别进行了添加高斯噪声、重采样、低通滤波、去噪、重量化、有损压缩等测试。结果表明这两种算法与原始算法相比都有着更好的鲁棒性与透明性，并且可以实现盲提取，更加符合实际应用，能有效地保护网络环境下的数字音频的安全。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 课题研究的背景和意义

1．2 数字音频水印的国内外研究现状

1．3 当前研究存在的问题

1．4 主要工作及论文结构

第2章 数字音频水印技术概述

2．1 数字音频信号

2．1．1 音频简介

2．1．2 数字化音频方法

2．1．3 人耳的听觉特性

2．2 音频数字水印框图

2．3 音频数字水印分类及特点

2．3．1 音频数字水印分类

2．3．2 音频数字水印特点

2．4 音频数字水印常见算法

2．4．1 时域音频数字水印算法

2．4．2 变换域音频数字水印算法

2．5 音频水印攻击与评价标准

2．5．1 音频水印常见攻击

2．5．2 音频水印算法评价标准

2．6 数字音频水印的应用

2．7 总结

第3章 基于混沌加密的水印算法相关理论基础

3．1 混沌理论与混沌密码学

3．1．1 混沌系统的定义与特性

3．1．2 混沌密码学

3．1．3 基于二维可逆混沌映射的水印信息加密

3．2 小波变换

3．2．1 小波简介

3．2．2 连续小波变换

3．2．3 离散小波变换

3．2．4 小波函数与尺度函数

3．2．5 小波变换的特性

3．2．6 小波基及水印嵌入点的选择

3．3 离散余弦变换

3．3．1 离散余弦函数定义

3．3．2 离散余弦变换的特性

3．4 小结

第4章 基于DCT与小波变换结合的盲水印算法

4．1 算法概述

4．2 水印信号的生成

4．3 水印信号的嵌入

4．4 水印信号的检测

4．5 仿真实验

4．5．1 安全性测试

4．5．2 透明性测试

4．5．3 鲁棒性测试

4．6 小结

第5章 基于二次变换的零水印算法

5．1 算法概述

5．2 水印信号的嵌入

5．3 水印信号的检测

5．4 仿真实验

5．4．1 安全性测试

5．4．2 透明性测试

5．4．3 鲁棒性测试

5．5 总结

第6章 总结与展望

6．1 总结

6．2 未来研究工作展望

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间参与的科研项目情况