一种在AVS音频流中嵌入稳健水印的方法技术

本发明专利技术提供一种在ＡＶＳ音频流中嵌入稳健水印的方法，包括如下步骤：（１）确定所要嵌入的水印信息Ｗ＝｛ｗ↓［ｊ］｜ｗ↓［ｊ］∈｛０，１｝，１≤ｊ≤Ｌ，Ｌ∈Ｚ↑［＋］｝；（２）选取需要嵌入水印信息的音频帧；（３）将水印信息嵌入到音频帧里，将水印信息ｗ↓［ｊ］＝１嵌入到稳态帧里，而ｗ↓［ｊ］＝０嵌入到瞬态帧里，即嵌入了比特“１”的音频帧的类型是稳态帧，而嵌入了比特“０”的音频帧的类型是瞬态帧。本发明专利技术能有效对抗重压缩，因此能够稳健的存在于ＡＶＳ作品中，故能有效地保护该音频作品。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于多媒体信息安全领域，具体涉及一种在AVS音频流中嵌入稳健水印的方法。
技术介绍
AVS(Audio and Video Standard of China)标准中的第三部分，即AV3，是我国提出的第一个音频压缩标准。由于有着专利费用低廉的优势，有望在众多IT领域获得应用，例如高密度数字存储媒体、互联网宽带音频业务、多媒体邮件、分组网络的多媒体业务和数字音视频广播等。 与MP3作品一样，AVS作品同样面临版权保护的问题。数字水印是解决这个问题的技术之一。利用水印技术，可以把额外的信息(例如版权所有人的信息)嵌入于AVS作品中，并在需要的时候把这些信息提取出来，从而达到认证作品的目的。因此AVS水印有着重要的实际意义。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种保护AVS音频作品的方法，采用本专利技术可以判断一个AVS音频作品的版权归属的问题，从而达到保护该音频作品的方法。 为了实现专利技术目的，采用的技术方案如下 一种在AVS音频流中嵌入稳健水印的方法，包括如下步骤 (1)确定所要嵌入的水印信息W＝{wj|wj∈{0，1}，1≤j≤L，L∈Z+}； (2)选取需要嵌入水印信息的音频帧； (3)将水印信息嵌入到音频帧里，将水印信息wj＝1嵌入到稳态帧里，而wj＝0嵌入到瞬态帧里，即嵌入了比特“1”的音频帧的类型是稳态帧，而嵌入了比特“0”的音频帧的类型是瞬态帧。 本专利技术还包括水印提取步骤，所述水印提取步骤在AVS压缩流的边信息中提取嵌入了水印的音频帧的类型，组合成水印，即音频帧的类型为稳态帧表示水印比特为“1”，音频帧的类型为瞬态帧表示水印比特为“0”。 所述步骤(2)所选取的音频帧的最大能量变化量和不可预测度最大值接近阈值。 所述步骤(3)在嵌入水印步骤操作时还包括对音频帧的类型转换如果音频帧的类型是瞬态帧，而所要插入的水印比特wj＝1，则修改该音频帧样本点的值，令其变为稳态帧；如果音频帧的类型是稳态帧，而所要插入的水印比特wj＝0，则修改该音频帧样本点的值，令其变为瞬态帧。 所述将音频帧稳态帧修改为瞬态帧通过计算机程序实现，该计算机程序采用如下算法 将音频帧1024个样本点X＝{X0，X1，…，X1023}分成16个子块，每个子块由64个样本点组成，第k子块记为 算法具体包括两个步骤 步骤1修改样本点的值以获得新的最大能量变化量， 令α2＝β2*E_SWITCH β2＞1、k1＝具备Maxe的子块下标、 for(i＝0；i＜63；i++) 步骤2修改样本点的值以获得新的不可预测度最大值， 令α3＝β3*P_SWITCH β3＞1、 k2＝满足|k2-k1|≥4且有着不可预测度最大值Maxp的子块下标 for(i＝0；i＜63；i++) { } 算法中采用的变量的计算公式和符号含义如下所述 第k子块的能量。 Ek＝ek+ek-1相邻两子块的能量和。 子块之间的能量变化量。 为汉宁窗，FFT为正向傅立叶变换，Yk为FFT频谱系数。 Yk，ip是第k子块第i条FFT频谱预测值，arg是求相位函数。 第k子块第i条频谱的不可预测度。 第k子块的不可预测度。 Maxe＝max{ΔEk|k＝1，2，3…，14，15}该音频帧的最大能量变化量。 Maxp＝max{Ck|k＝1，2，3…，14，15}该音频帧的不可预测度最大值。 E_SWITCHAVS标准中采用E_SWITCH＝2.5作为阈值，与该音频帧的最大能量变化量相比较，作为判别该帧为瞬态还是稳态的依据之一。 P_SWITCHAVS标准中采用P_SWITCH＝20作为阈值，与该音频帧的不可预测度最大值相比较，作为判别该帧为瞬态还是稳态的依据之一。 β2和β3算法中采用β2＝β3＝1.1，也可以根据音频质量调整这两个系数。 经过上述算法步骤修改后，音频帧新的最大能量变化量Maxe＝α2＞E_SWITCH且新的不可预测度最大值Maxp＝α3＞P_SWITCH，从而令该帧转变为瞬态帧。 所述将音频帧从瞬态帧修改为稳态帧通过计算机程序实现，该计算机程序采用如下算法 令α1＝β1*2*E_SWITCH/30≤β1≤1 for(k＝0；k＜16；k++) { 记第k子块的样本点为Xk，i|i＝0，1，…，63 计算ek-2，ek-1和ek 计算ΔEk if(ΔEk≥2*E_SWITCH/3) { e′k＝α1*(ek-2+ek-1)+ek-2for(i＝0；i＜63；i++) } }。 以上各变量和符号与从稳态帧修改为瞬态帧的计算机程序所述一致，其中β1＝0.9，也可以根据音频质量调整此系数。经过上述算法步骤修改后，音频帧新的最大能量变化量Maxe＝α1＜2*E_SWITCH/3，从而令该帧转变为稳态帧。 所述步骤(3)对音频帧的类型转换之前包括采用心理声学模型判断音频帧的类型属于稳态帧或瞬态帧。 本专利技术能有效对抗重压缩，因此能够稳健的存在于AVS作品中，故能有效地保护该音频作品。 附图说明 图1是AVS编码(压缩)流程图； 图2是AVS解码(解压缩)流程图； 图3是AVS中每帧的分块示意图； 图4是AVS中采用的心理声学模型； 图5是所有测试音频片断的质量下降示意图； 图6是水印的稳健性示意图。 具体实施例方式 下面结合附图对本专利技术方法作进一步说明。 采用本专利技术，先对音频帧进行分块，如附图3所示，在AVS编码器中，当前帧1024个样本点X＝{X0，X1，…，X1023}分成16个子块，每个子块由64个样本点组成。第k子块记为 本专利技术方法包括以下步骤 1)取定水印信息； 2)选取需要嵌入水印信息的音频帧； 3)水印嵌入和检测。 每个步骤具体说明如下 1)确定水印信息W＝{wj|wj∈{0，1}，1≤j≤L，L∈Z+}。L为水印长度，即水印比特的数量；Z+表示正整数。 2)选取需要嵌入水印信息的音频帧。这些音频帧的最大能量变化量和不可预测度最大值应该尽量接近阈值，也就是说这些音频帧不应该过于平稳或变化过于急剧。 3)水印嵌入步骤 ①若帧Fj是瞬态帧，而wj＝1，修改该帧样本点的值令其变为稳态帧。修改算法如下所示 α1＝β1*2*E_SWITCH/3 0≤β1≤1 for(k＝0；k＜16；k++) {记第k子块的样本点为Xk，i|i＝0，1，…，63计算ek-2，ek-1和ek计算ΔEkif(ΔEk≥2*E_SWITCH/3){ e′k＝α1*(ek-2+ek-1)+ek-2 for(i＝0；i＜63；i++) } }。 ②若帧Fj是稳态帧，而wj＝0，修改该帧样本点的值令其变为瞬态帧。修改算法包括两个步骤，如下所示 步骤1修改样本点的值以获得新的最大能量变化量 α2＝β2*E_SWITCH β2＞1 k1＝具备Maxe的子块下标 for(i＝0；i＜63；i++) 步骤2修改样本点的值以获得新的不可预测度最大值 α3＝β3*P_SWITCH β3＞1 k2＝满足|k2-k1|≥4且有着不可预测度最大值的字块下本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种在ＡＶＳ音频流中嵌入稳健水印的方法，其特征在于包括如下步骤：　（１）确定所要嵌入的水印信息Ｗ＝｛ｗ↓［ｊ］｜ｗ↓［ｊ］∈｛０，１｝，１≤ｊ≤Ｌ，Ｌ∈Ｚ↑［＋］｝，其中Ｌ为水印长度，即水印比特的数量，Ｚ↑［＋］表示正整数；　（ ２）选取需要嵌入水印信息的音频帧；　（３）将水印信息嵌入到音频帧里，将水印信息ｗ↓［ｊ］＝１嵌入到稳态帧里，而ｗ↓［ｊ］＝０嵌入到瞬态帧里，即嵌入了比特“１”的音频帧的类型是稳态帧，而嵌入了比特“０”的音频帧的类型是瞬态帧。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：王泳，黄继武，
申请(专利权)人：中山大学，
类型：发明
国别省市：81[中国|广州]