基于倒谱域的鲁棒音频数字水印算法.pdfVIP

维普资讯 大 庆 石 油 学 院 学 报 第29卷 第 4期 2005年 8月 JOuRNAIOF DAQING PETROLEUM INSTITUTE Vo1．29 No．4 Aug． 2005 基于倒谱域的鲁棒音频数字水印算法 吕秀丽 ，年桂君。 (1．大庆石油学院 电子科学学院 ，黑龙江 大庆 163318； 2．吉林 大学 通信 工程学 院，吉林 长春 130025) 摘 要 ：阐述了音频水 印技术的嵌入及提取过程，提 出了一种将二值 图像嵌入音频信号的数字水 印算法．该算法可 对二维数字水印图像置乱处理并降维形成一维水印序列；对数字音频信号分帧并做倒谱分析 ，利用倒谱域两端 因数 比较 大，其余的幅值都在0附近波动的特点，采用统计均值调制 的方法 ，在倒谱域嵌入水 印．实验结果表明，该方法具有 良好 的不可感知性和鲁棒性． 关 键 词 ：音频水印；倒谱分析；统计均值调制 中图分类号 ：TN911．7 文献标识码：A 文章编号 ：1000—1891(2005)04—0130一O3 音频水印技术可用于数字音频产品的版权保护 ，其研究前景广阔．利用音频信号中的冗余信息和人 耳的主观听觉特性对音频信号嵌入水印．目前常用的音频水印算法有：最低有效位 (LSB)方法、相位编码 方法、扩展频谱法和回声隐藏法 ．笔者提出一种基于倒谱域的鲁棒音频数字水印算法． 1 音频数字水印的嵌入及提取过程 1．1 语音信号的倒谱分析和统计均值调制方法 倒谱分析是应用于语音分析和识别的工具．倒谱分析由3步组成 ：傅里叶变换 、取对数和反傅里叶变 换．实验表明，倒谱域因数除两端因数 比较大外 ，其余的幅值都在 0附近波动． 统计均值调制 (SMM，StatisticalMeanManipulation)步骤[2]： (1)将待调制的序列 (n)O均值化 ， ()一 (”)一 ；(2)若嵌人水印信号值为 “1”时，设统计均值为 A，为 “0”时，设为 B；(3)设定 阈值 T为 (A+B)／2，根据阈值判定嵌入的信息． 在实际应用中，若设置的统计均值为负数 ，信号抵抗攻击 的能力不强，而且提取率不高 ，因此 ，只选取 非负的统计均值．由于统计均值调制可改变信号的原始幅度 ，选取 的调制序列必须是一个趋近于 0的序 列． 1．2 基于 SMM 水印的嵌入 (1)水印降维．由于原始水印M，是二维图像 ，要将其嵌入到一维数字音频信号 中，必须进行降维处 理，将其转化成一维序列 v，即 ’一 {v(k)一 叫(i，J)，0≤ i M ，0≤ J M2，k： i×M2+J}． (1) (2)伪随机排序．由于降维后的水印信号相关性较大 ，为消除序列 v中相邻元素的相关性 ，采用由线 性反馈移位寄存器生成的伪随机序列 ，对序列 v中的所有元素进行伪随机排序 ： ’一 { (忌)： (k)，0≤ k Ml×M2，0≤ k M l×M2}． (2) (3)倒谱变换．首先 ，根据嵌入水印长度对音频信号分帧处理 ，对各帧音频信号 (忌)做倒谱变换口]， 倒谱因数为 c(k)一 IFFT(1n(FFT( (k))))． (3) 针对倒谱 因数均值多数趋近于0，提出基于统计均值调制 的水 印方法．为避免信号严重失真，选取倒谱 因 收稿 日期 ：2005一O5—16；审稿人 ：刘铁男 ；编辑 ：陆雅玲 作者简介：吕秀丽 (1971一)，女 ，硕士，讲师 ，现从事信号处理及信息隐藏方面的研究 · 130 · 维普资讯 第 4期 吕秀丽等：基于倒谱域的鲁棒音频数字水印算法 数衰减较大的c()作为