一种广播音频水印的嵌入与识别方法技术

本发明专利技术公开一种广播音频水印的嵌入与识别方法，包括：根据时域掩蔽效应，确定可嵌入水印信号的时间范围；根据频域掩蔽效应，确定所述水印信号的幅度。可用运算能力和电池容量有限的便携设备，如手机、平板电脑等可穿戴电子设备的麦克风接收声音，通过运行在可穿戴电子设备上的应用软件恢复出水印，可在有损的传输过程之后提取信息。根据时域掩蔽效应和频域掩蔽效应，在16000赫兹以下的人耳可听频率段嵌入音频水印，即在16000赫兹以下的人耳可听频率段将电视媒体音频水印技术应用在广播系统。扩展频谱调制的载波信号范围为4000Hz-8000Hz。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术公开，包括：根据时域掩蔽效应，确定可嵌入水印信号的时间范围；根据频域掩蔽效应，确定所述水印信号的幅度。可用运算能力和电池容量有限的便携设备，如手机、平板电脑等可穿戴电子设备的麦克风接收声音，通过运行在可穿戴电子设备上的应用软件恢复出水印，可在有损的传输过程之后提取信息。根据时域掩蔽效应和频域掩蔽效应，在16000赫兹以下的人耳可听频率段嵌入音频水印，即在16000赫兹以下的人耳可听频率段将电视媒体音频水印技术应用在广播系统。扩展频谱调制的载波信号范围为4000Hz-8000Hz。【专利说明】-种广播音频水印的嵌入与识别方法
本专利技术属于数字信号处理
，尤其涉及一种广播音频水印的嵌入与识别方 法。
技术介绍
广播系统的声音信号频率范围是0至16000赫兹，在这个频率段，正常人的听觉系 统极为灵敏，若在16000赫兹以下的人耳可听频率段嵌入音频水印，会影响载体声音的音 质，导致此类电视媒体音频水印技术无法应用在广播系统，所以现有的电视媒体音频水印 技术是在人耳所不能感知的频率段嵌入音频水印。除此之外，现有的广播音频水印技术，如 应用于阿比创市场研究公司的便携式收听率测量仪（PPM, Portable People Meter)技术， 在检测端需要使用专用设备，无法应用于运算能力和电池容量有限的便携设备，如手机、平 板电脑等可穿戴电子设备上。 现有的一些技术，通常将水印或者声纹嵌入在音视频文件中，经过数字化传输，如 数据压缩拷贝或网络传输等无损方式，接收端直接从数据中提取出水印或声纹，而对于通 过有损的传输过程后提取信息的设备，如使用麦克风采集声音的手机、平板电脑等便携设 备，嵌入与提取技术不尽完美。
技术实现思路
本专利技术提供，以解决现有技术无法在人耳可 感知的频率段内将电视媒体音频水印技术应用在广播系统，并且也无法应用于运算能力和 电池容量有限的便携设备，如手机、平板电脑等可穿戴电子设备上的技术问题。 技术方案：，包括：确定可嵌入水印信号的 时间范围：计算4000至8000赫兹频率范围内载体声音信号的平均功率，根据时域掩蔽效 应，若所述载体声音信号的平均功率在预定的时间内均大于预设的阈值，则之后40毫秒的 时间范围内，所述载体声音信号可以用来嵌入水印信号；确定所述水印信号的幅度：在所 述可嵌入所述水印信号的时间范围内，计算出频域掩蔽阈值曲线，根据频域掩蔽阈值曲线 计算出所述水印信号的幅度，对所述水印信号进行处理得到待嵌入的水印信号。 进一步的，所述还包括，获得所述水印信号： 将以二进制表示的水印信息进行循环冗余校验码编码和卷积码编码，得到所述水印信息的 码元序列，将所述码元序列扩展频谱调制到4000至8000赫兹的频率范围，得到所述水印信 号。 进一步的，所述还包括，获得所述载体声音 信号的时频表示：将所述载体声音信号在时域分成帧，每帧有1024个样本点，帧之间有 50%的重叠，逐帧经过短时傅立叶变换到频域，得到所述载体声音信号的时频表示。 再进一步的，确定可嵌入所述水印信号的时间范围和所述水印信号的幅度后，还 包括：在所述载体声音信号上叠加所述水印信号：在所述可嵌入所述水印信号的时间范围 内，将处理后得到的所述待嵌入的水印信号叠加到所述载体声音信号上。 再进一步的，所述还包括，水印信号的识 另IJ :安装于接收端上的应用软件通过接收端的麦克风接收声音信号，经短时傅立叶变换，在 4000至8000赫兹的频率范围内进行扩展频谱解调，以获得所述水印信息。 其中，所述接收端对接收到的声音信号进行短时傅立叶变换并进行扩展频谱解调 的过程包括：在接收端，对接收到的所述声音信号，以相同的帧长和帧重叠做短时傅立叶变 换，在4000至8000赫兹的频率范围进行扩展频谱解调，进行维特比译码和循环冗余校验， 若校验出错，则说明所述水印信息不存在；若校验成功，则获得所述水印信息。 其中，所述预定的时间为40毫秒，所述预设的阈值为一 40dB。 本专利技术所带来的有益效果：嵌入水印信号后的广播音频信号，经广播系统传输，再 由收音机接收并播放出，可用运算能力和电池容量有限的便携设备，如手机、平板电脑等可 穿戴电子设备的麦克风接收声音，通过运行在可穿戴电子设备上的应用软件恢复出水印， 可在有损的传输过程之后提取信息。并且，与同样在有损传输过程后提取水印的技术，根据 时域掩蔽效应和频域掩蔽效应，在16000赫兹以下的人耳可听频率段嵌入音频水印，即在 16000赫兹以下的人耳可听频率段将电视媒体音频水印技术应用在广播系统。对嵌入水印 后的音频进行分析，在任何频段均看不到明显的水印信号功率，扩展频谱调制的载波信号 范围为4000Ηζ-8000Ηζ，占用频段少，更容易嵌入水印，不仅不易被人耳察觉，而且对通用音 频分析工具来说也不易被察觉，即保密性好。 【专利附图】【附图说明】 图1是本专利技术框图； 图2是本专利技术流程图。 【具体实施方式】 以下描述和附图充分地示出本专利技术的具体实施方案，以使本领域的技术人员能够 实践它们。实施例仅代表可能的变化。除非明确要求，否则单独的部件和功能是可选的，并 且操作的顺序可以变化。一些实施方案的部分和特征可以被包括在或替换其他实施方案的 部分和特征。 为了更好的理解本专利技术，下面简述掩蔽效应，掩蔽效应指人的耳朵只对最明显的 声音反应敏感，而对于不敏感的声音，反应则较不为敏感。例如在声音的整个频率谱中，如 果某一个频率段的声音比较强，则人就对其它频率段的声音不敏感了。一个强纯音会掩蔽 在其附近同时发声的弱纯音，这种特性称为频域掩蔽，除了同时发出的声音之间有掩蔽现 象之外，在时间上相邻的声音之间也有掩蔽现象，称为时域掩蔽，产生时域掩蔽的主要原因 是人的大脑处理信息需要花费一定的时间。 在一些说明性的实施例中，如图1至2所示，其中，图1以框图形式说明实施方式 具体的流程，图2以流程图形式展示实施方式整体的流程，提供一种广播音频水印的嵌入 与识别方法，包括： 101 :获得水印信号。水印信息以二进制表示，进行循环冗余校验码编码1011和卷 积码编码1012,得到所述水印信息的码元序列w k，其中，所述循环冗余校验码编码和卷积码 编码属于数字通信的差错控制方法，有利于接收端发现或纠正收到的信码中可能存在的错 码。所述码元序列Wk再经扩展频谱调制到4000至8000赫兹的频率范围1013,得到所述水 印信号w k(t)。 其中扩展频谱调制具体过程如下所示： 【权利要求】1. ，其特征在于，包括： 确定可嵌入水印信号的时间范围：计算4000至8000赫兹频率范围内载体声音信号的 平均功率，根据时域掩蔽效应，若所述载体声音信号的平均功率在预定的时间内均大于预 设的阈值，则之后40毫秒的时间范围内，所述载体声音信号可以用来嵌入水印信号； 确定所述水印信号的幅度：在所述可嵌入所述水印信号的时间范围内，计算出频域掩 蔽阈值曲线，根据频域掩蔽阈值曲线计算出所述水印信号的幅度，对所述水印信号进行处 理得到待嵌入的水印信号。2. 根据权利要求1所述的，其特征在于，还包括： 获得所述水印信号：将以二本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种广播音频水印的嵌入与识别方法，其特征在于，包括：确定可嵌入水印信号的时间范围：计算4000至8000赫兹频率范围内载体声音信号的平均功率，根据时域掩蔽效应，若所述载体声音信号的平均功率在预定的时间内均大于预设的阈值，则之后40毫秒的时间范围内，所述载体声音信号可以用来嵌入水印信号；确定所述水印信号的幅度：在所述可嵌入所述水印信号的时间范围内，计算出频域掩蔽阈值曲线，根据频域掩蔽阈值曲线计算出所述水印信号的幅度，对所述水印信号进行处理得到待嵌入的水印信号。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：陈亮，张立，康凯，
申请(专利权)人：江苏梦之音科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32