一种基于奇异值分解的音频水印嵌入提取方法技术

本发明专利技术涉及一种基于奇异值分解的音频水印嵌入提取方法，属于数字水印技术领域。本发明专利技术首先利用Arnold置乱和Logistic序列对水印进行加密，并将Arnold变换次数K和混沌序列参数μ和随机初始值x0作为密钥key，用于解密。然后对载体信号进行分帧，分帧之后进行三级小波变换，将三级低频系数平均分成三段，分别进行奇异值分解，利用嵌入规则，将水印水印嵌入。提取时，将待提取信号进行无帧移分帧，三级离散小波变换后，将三级低频系数分为三段，提取每一段的水印信息，最后根据

【技术实现步骤摘要】
一种基于奇异值分解的音频水印嵌入提取方法


[0001]本专利技术涉及一种基于奇异值分解的音频水印嵌入提取方法，属于数字水印


技术介绍

[0002]随着互联网技术的快速发展，网络已经成为人们获取信息的重要来源之一。人们只需要动动手指就可以在网络上获取到自己想要的一切信息。同时，大量诸如非法复制，伪造，盗版等侵犯网络信息安全的问题也随之而来，给我们的生活带来了挑战。
[0003]数字水印技术为解决这个问题带来了曙光。数字水印概念源于很早就出现的防伪纸张水印。数字水印正是借用了传统的纸张水印的概念，将其在数字媒体中的推广应用。

技术实现思路

[0004]本专利技术要解决的技术问题是提供一种基于奇异值分解的音频水印嵌入提取方法，用以解决上述问题。
[0005]本专利技术的技术方案是：一种基于奇异值分解的音频水印嵌入提取方法，对要嵌入的二值图像利用Arnold置乱和Logistic序列对水印进行加密，并将Arnold变换次数K和混沌序列参数μ和随机初始值x0作为密钥key，用于解密。对载体信号分帧，然后进行三级小波变换，将三级低频系数平均分成三端，分别进行奇异值分解，利用嵌入规则，将水印水印嵌入。提取时，将待提取信号进行无帧移分帧，三级离散小波变换后，将三级低频系数分为三段，提取每一段的水印信息，最后根据
‘
少数服从多数
’
原则，得到处理后水印信息，然后与key进行解密得到最终的水印信息。
[0006]具体步骤为：
[0007]Step1：水印预处理过程；
[0008]Step1.1：将水印图像进行Arnold置换，得到置乱后的图像。图像的大小为(m*m)。
[0009]Step1.2：将置乱后的二值水印图像(m*m)第二列的数据放置于第一列后面，以此类推，将后面行的数据放置于前一列，将二维数组转换为一维数组w1，长度为(m*m)。
[0010]Step1.3：利用Logistic序列生成和水印序列长度相等的二值序列。然后和降维后的水印序列异或得到加密后的水印图像。
[0011]Step2：水印嵌入过程；
[0012]Step2.1：对原始音频进行无帧移分帧，帧长为256。帧数要大于嵌入水印信息的长度。如果音频长度不能被256整除，则舍弃最后不足256的点数。
[0013]Step2.2：对分帧后的信号进行三级离散小波变换，选取三级低频系数ca3作为水印嵌入帧。
[0014]Step2.3：将ca3平均分为三段r1，r2，r3，如果不能被三整除，则舍弃余数。
[0015]Step2.4：分别对r1，r2，r3进行SVD分解，得到酉矩阵S1，S2，S3，对角矩阵V1，V2，V3和酉矩阵D1，D2，D3。
[0016]Step2.5：对V1(1)，V2(1)，V3(1)根据下式进行嵌入。
[0017][0018]式中，V1(1)，V2(1)，V3(1)为V1，V2，V3的奇异值，V1
’
(1)，V2
’
(2)，V3
’
(1)为嵌入后的奇异值，a0为嵌入强度，w(i)为第i个水印信息。
[0019]Step2.6：进行逆SVD分解，得到嵌入后的r1，r2，r3。
[0020]Step2.7：将分段时舍弃的低频系数值排列到r3的后面，r3排列在r2，r2排列在r1的后面，构成嵌入水印后的ca3。
[0021]Step2.8：重复Step2.3 Step2.7，将水印全部嵌入音频。
[0022]Step2.9：进行逆离散小波变换，得到嵌入水印的帧信号，然后进行帧重组得到一维水印信号。
[0023]Step3：水印提取过程；
[0024]Step3.1：对待提取水印信号进行无帧移分帧，帧长为256。舍弃不能被256整除的点数，帧数要大于水印信息的比特数。
[0025]Step3.2：对分帧信号进行三级离散小波变换，选取三级低频系数ca3作为水印提取帧。
[0026]Step3.3：将ca3平均分成三段，R1，R2，R3。
[0027]Step3.4：对R1，R2，R3分别进行SVD分解，得到对角矩阵V11，V22，V33。
[0028]Step3.5：利用下式提取水印：
[0029][0030]式中，w11(i)，w22(i)，w33(i)分别是从第一段，第二段，第三段提取得到的水印。V11，V22，V33为提取过程的奇异值，V1，V2，V3为嵌入过程的奇异值。a0为嵌入强度。
[0031]Step3.6：重复Step3.3
‑
Step3.5，提取出所有水印信息w11(i)，w22(i)，w33(i)。
[0032]Step3.7：利用“少数服从多数”的原则，确定最后的提取得到的水印ww2，即：
[0033][0034]Step3.8：将ww2与Logistic序列异或，然后升维，之后进行K次Arnold反置乱，得到原始水印信息。
[0035]本专利技术的有益效果是：本专利技术对嵌入水印的音频做添加噪声，重采样，低通滤波等的仿真攻击，并对水印进行提取，提高了水印的鲁棒能力，具有有效性。
附图说明
[0036]图1是本专利技术水印嵌入过程图；
[0037]图2是本专利技术水印提取过程图；
[0038]图3是本专利技术原始水印图像和加密后水印图像；
[0039]图4是本专利技术原始音频信号和嵌入水印之后的音频信号图；
[0040]图5是本专利技术无攻击时原始水印和提取出的水印图。
具体实施方式
[0041]下面结合附图和具体实施方式，对本专利技术作进一步说明。
[0042]一种基于奇异值分解的音频水印嵌入提取方法，具体步骤为：
[0043]Step1：水印预处理过程：
[0044]将水印图像进行K＝8次的Arnold置乱。
[0045]将置乱后的二值图像(16*16)第二列的数据放置于第一列后面，以此类推，将后面行的数据放置于前一列，将二维数组转换为一维数组，长度为(16*16)。
[0046]用Logistic序列生成和水印序列长度相等的二值序列。其中混沌序列参数μ＝3.6和随机初始值x0＝0.5。然后和降维后的水印序列异或得到加密后的水印图像，如图3所示。
[0047]如图1所示，Step2：水印嵌入过程：
[0048]对原始音频进行无帧移分帧，帧长为256。帧数要大于嵌入水印信息的长度。如果音频长度不能被256整除，则舍弃最后不足256的点数。
[0049]对分帧后的信号进行三级离散小波变换，选取三级低频系数ca3作为水印嵌入帧。ca3一帧的长度为32。
[0050]将ca3平均分为三段r1，r2，r3，每段为10个数据，剩余两个数据舍弃。
[0051]分别对r1，r2，r3进行SVD分解，得到酉矩阵S1，S2本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于奇异值分解的音频水印嵌入提取方法，其特征在于：Step1：对要嵌入的二值图像利用Arnold置乱和Logistic序列对水印进行加密，并将Arnold变换次数K和混沌序列参数μ和随机初始值x0作为密钥key，用于解密；Step2：对载体信号进行无帧移分帧，帧数要大于嵌入水印的比特数，然后每一帧进行三级离散小波变换，将三级低频系数分为三段，对每一段进行奇异值分解，利用嵌入规则嵌入水印，得到含有水印的音频信号；Step3：对待提取水印的音频进行无帧移分帧，帧数要大于水印信息的比特数，然后进行三级离散小波变换，将三级低频系数分为三段，然后进行奇异值分解，利用提取规则进行提取，最后将得到的水印与key解密得到原始水印信息。2.根据权利要求1所述的基于奇异值分解的音频水...

【专利技术属性】
技术研发人员：杜庆治，齐燕博，
申请(专利权)人：昆明理工大学，
类型：发明
国别省市：