一种基于音频信号实现水印加解密的方法技术

本发明专利技术实施例公开了一种基于音频信号实现水印加解密的方法，包括如下步骤：根据数字音频信号的局部能量特征，从原始载体中提取出稳定的特征点；以音频特征点为标识，确定水印信号嵌入的候选音频段；利用量化调制策略，将数字水印信息嵌入到音频载体中进行数字水印检测时，通过分析音频内容提取特征点，再以特征点作为标识提取水印信息。本发明专利技术实施例提供以声音为媒介，以加入数字水印的音频为工具，使人们的生活更方便，跟有效的使用网络，以音频为数字指纹的新用途。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及计算机
，尤其涉。
技术介绍
数字水印技术是多媒体信息安全领域中的一个研宄热点，随着对数字水印技术研宄的深入与应用需求的增长，稳健型数字音频水印越来越得到人们的关注，而数字音频水印中的抗几何攻击问题是数字音频水印技术急需解决的关键问题之一，也是数字音频水印技术研宄的热点。数字水印技术是一种对抗性的研宄领域，由于存在潜在的敌手对音频水印进行攻击，这使得在设计水印的过程中必须考虑水印的鲁棒性要求，即水印要有能抵抗一定攻击的能力，也正是这种对抗与反对抗的存在使得水印的研宄不断深入。在数字音频水印中常见的攻击种类有普通的信号处理、同步攻击和针对算法安全性的安全性攻击三大类，一般不同的应用场合对音频水印稳健型的要求不同，要根据具体的情况而定。同步攻击又可以称为数字音频的几何攻击，是数字音频水印领域中最具挑战的一种攻击方式。由于音频信号是一种在时间轴上的流状媒体，水印一般是嵌入在音频信号的某些固定点上，水印检测时再从这些固定点上提取水印信号。而同步攻击其目的就是破坏水印嵌入的同步点使得水印的嵌入点发生偏移从而在检测端无法提取出正确的水印。同步攻击的种类有很多，常见的有以下几种:(I)普通的裁剪攻击:就是指随机才裁剪掉音频信号中的一部分时域采样点，一旦音频信号被裁剪掉一部分采样点，就会使水印在音频信号中的位置发生整体的偏移，如果在检测端还是从原来嵌入水印的位置提取水印，水印将不能正确提取。(2)跳跃攻击:在音频信号中按照一定的顺序添加或者删除若干个采样点也是同步攻击的一种方式，由于添加了或者是删除了若干个时域采样点，使得音频信号全部的采样点数发生了变化，这也会使音频信号的同步点发生偏移。(3) TSM攻击:TSM攻击可以看成裁剪攻击的一种特殊形式，它通过对嵌有水印的音频信号进行压缩或是拉伸使音频信号的长度发生变化，TSM攻击的方式有变调的TSM攻击和非变调的TSM攻击两种方式。(4)重采样:重采样虽然有可能会音频信号的同步点发生偏移，但是与其他几种同步攻击相比这种攻击对同步点的影响最小。在近年来的音频研宄中，如何抵抗一些常见的音频信号处理和攻击已经得到很好的解决，如MP3压缩、重采样、重量化和一定程度的叠加噪声等。然而，音频水印对于TSM、随机裁剪等同步攻击的稳健性一直没有得到很好的解决。如何设计对同步攻击稳健的音频水印仍然是一个具有挑战性的研宄课题。
技术实现思路
随着智能手机终端的普及化，电子商务的020化，以及智能家电，数字家庭概念的曰益实现，我们的生活越来越与网络离不开关系，但是现有的网络科技面向的基本上是中青年，对中老年的关注及他们的使用没有考虑到，这个群体也因为各种原因而不能和我们一样享受来自网络的方便，其中有个很大的原因是对网络平台上的复杂操作及过程很难掌握。本专利技术的目的就是希望以声音为媒介，以加入数字水印的音频为工具，使人们的生活更方便，更有效的使用网络，以音频为数字指纹的新用途。为了解决上述问题，本专利技术提出了，包括如下步骤:根据数字音频信号的局部能量特征，从原始载体中提取出稳定的特征点；以音频特征点为标识，确定水印信号嵌入的候选音频段；利用量化调制策略，将数字水印信息嵌入到音频载体中进行数字水印检测时，通过分析音频内容提取特征点，再以特征点作为标识提取水印信息。所述根据数字音频信号的局部能量特征，从原始载体中提取出稳定的特征点包括:对原始音频载体A进行非下采样小波变换，然后利用得到的低频信息重构出新的音频载体A?，将新音频载体A?平均分成K个音频数据段，并从每个音频数据段中提取出一个稳定的音频特征点，原始音频载体经过处理器的处理找出音频特征点。所述以音频特征点为标识，确定水印信号嵌入的候选音频段包括:利用Arnold变换，将二值水印图像W置乱加密为安全水印矩阵Wl，将安全水印矩阵Wl降维成一维二进制数字水印序列W2 ;将新音频载体A?的特征点作为标识，选取长度为PX QX s的音频数据段PA用于水印的嵌入，所述P表示每个数据所使用的比特数，S为常数；结合原始音频小波域高频信息以及嵌入数字水印信号的低频信息，对其进行逆非下采样小波变换，可得到含有水印信息的音频信号。所述通过分析音频内容提取特征点，再以特征点作为标识提取水印信息包括:对嵌有水印的音频信号分帧，每帧N个采样点，并对每帧音频信号做相应层数的小波分解，得到低频小波系数V (k，j)计算出相应的El'和E2'，类似水印的嵌入过程，最后计算相邻两帧信号能量的差值:S’ = E1-E2 ;再经过升维处理将提取出的一维比特序列转化为二值图像。实施本专利技术提供以声音为媒介，以加入数字水印的音频为工具，使人们的生活更方便，跟有效的使用网络，以音频为数字指纹的新用途。【附图说明】为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。图1是本专利技术实施例中的基于音频信号实现水印加解密的方法流程图；图2是本专利技术实施例中的基于水印加解密的注册登录示意图；图3是本专利技术实施例中的基于水印加解密的购物过程示意图。【具体实施方式】下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。随着智能手机终端的普及化，电子商务的020化，以及智能家电，数字家庭概念的曰益实现，我们的生活越来越与网络离不开关系，但是现有的网络科技面向的基本上是中青年，对中老年的关注及他们的使用没有考虑到，这个群体也因为各种原因而不能和我们一样享受来自网络的方便，其中有个很大的原因是对网络平台上的复杂操作及过程很难掌握。本专利技术的目的就是希望以声音为媒介，以加入数字水印的音频为工具，使人们的生活更方便，更有效的使用网络，以音频为数字指纹的新用途，以在各个智能平台上提供密钥，声明等用途。本方案针对随机几何攻击，提出了一种利用音频信号局部特征设计水印信号(该水印信号相邻采样点之间具有相关性)，并自同步嵌入水印的新方案。该方案不但对通常信号处理具有稳健性，而且能够有效地抵御几何失真攻击。本方案模型包括两部分:水印的嵌入和水印的提取。首先根据数字音频信号的局部能量特征，从原始载体中提取出稳定的特征点；然后以音频特征点为标识，确定水印信号嵌入的候选音频段；最后利用量化调制策略，将数字水印信息嵌入到音频载体中.进行数字水印检测时，系统通过分析音频内容提取特征点，再以特征点作为标识提取水印信息，水印检测无需原始音频信号参与.整个实现过程如图2中所示。本方案是要把数字水印嵌入到音频信号能量较强的区域，即所谓音频特征点音频信号能量值的急速爬升反映出了音频信号短时能量的大小，因此该点也是信号局部能量较强区域的起始点。将这部分点作为水印嵌入的起始点，符合将水印信号嵌入能量较强区域的要求。对原始音频载体A进行非下采样小波变换，然后利用得到的低频信息重构出新的音频载体A?，将新音频载体A?平本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于音频信号实现水印加解密的方法，其特征在于，包括如下步骤：根据数字音频信号的局部能量特征，从原始载体中提取出稳定的特征点；以音频特征点为标识，确定水印信号嵌入的候选音频段；利用量化调制策略，将数字水印信息嵌入到音频载体中进行数字水印检测时，通过分析音频内容提取特征点，再以特征点作为标识提取水印信息。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：陈湘萍，于潇，李俊，徐金柳，
申请(专利权)人：东莞中山大学研究院，中山大学，
类型：发明
国别省市：广东;44