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一290一 第十一届全国有线电视技术研讨会论文集 用于节目监管的水印问题相关技术研究 中国传媒大学信息工程学院李 明戴志强 摘要：本文主要研究了基于小波域统计特征的音频标签嵌入容量问题，讨论了具有小波变换域统计特征的音频标签密写 算法，并在此基础上重点研究了二进制码串作为标签的嵌入容量问题，对具有代表性的各种音频段进行了分析，提出了音频 标签失真度的概念。实验表明。该方法能够有效、准确地嵌入和提取音频标签信息。以及对其失真度进行度量，并且能够应用 于电台节目监听监管系统中。 关键词：小波变换音频标签 音频标签嵌入量 音频标签失真度 1 引 言 音频水印中可以包含版权信息、密码标记，或是明确鉴定一个音频来源的特殊信息，即所谓的音频标 签。特别是在电台播发广告时，可以在广告中嵌入音频标签用以对广告进行实时监听监管，并检测广告的 合法性。现在众多的广告客户都将广告投放于广播电台，如何保证客户的广告在每天规定的时间段播出和 播出的次数，是需要解决的问题。为了解决这个问题，我们引人在每条广告音频中嵌入数字音频标签的方 法，即将每条广告音频文件在制作完成后嵌入包含用户版权信息、密码标记的数字标签，这些标签随着广 告一起播出和发射[1】。同时在电台内部安装一台数字音频水印检测设备，通过接收广播开路信号，并从开 路信号中检测出所有广告的标签信息，按照标签信息中的广告用户识别码和广告识别号，对广告进行分类 统计。 本文在小波域音频标签的嵌入及提取算法的基础上，主要研究了基于小波域统计特征【1】的音频标签 嵌入容量问题，以及度量音频标签信息量的方法，该算法能够应用于电台节目监听监管系统中。 2小波域统计特征的音频标签密写算法 本文根据一维离散小波变换理论，分析小波变换低频系数，采用小波系数集的统计量作为特征矢量， 即利用每个音频帧小波分解逼近信号的系数平均值作为植人水印的特征量，并采用5倍重复码编码提高 检测性能，提出了如下的水印嵌入和提取算法，程序流程图如图1所示。 2．1水印的嵌入 嵌入的步骤如下： w(i)=0．54—0．46×cos(2订i／256) (1) (2)对每个音频帧进行三级小波分解，从而得到逼近小波系数。本文在实验中采用‘haar’小波基对原 始音频进行小波分解。 (3)本文的标签数据是一系列随机的二进制数码串，其表示方法如公式(2)所示。 W=1w(i)；w(i)E{l，0}，1≤i≤n} (2) 照式(4)应用(5)倍重复码后得到式5所示的二值序列： w (3) 7(i)=l-2xw(i) 5xi一4≤k≤5×i w’(k)=w’(i) (4) 第十一届全国有线电视技术研讨会论文集 —291一 W’={w’(k)；w’(k)E{+1，一1l，1≤k≤5n} (5) 将W’(i)按照式(6)嵌入到相应的原始音频帧中： W’(k)=lX’(k,j)=x(k，j)-m(k)+ct fif ，。 、’ Iif W’(k)=一1x’(k,j)=x(k，j)一m(k)—d 频第k帧ca3逼近小波系数的平均值。根据我们的实验观察，对于大多数音频帧，re(k)的值非常接近于零。 a是与m(k)同量级的一个很小的实数，用于控制带水印音频听觉质量和检测鲁棒性，在实验中取0．002可 得到较好的透