本发明专利技术涉及一种在音频中嵌入和解出水印的方法和装置。本发明专利技术充分利用了不同扩频码之间的不相关性，采用了随机使用扩频码来嵌入水印帧，降低了各个混音音频中的各个水印分量之间的相互干扰，大大提高了水印解码的正确率。同时，考虑到使用所有扩频码进行相关检测会让计算量猛增，提出了一种新的帧结构，让计算量大大降低。另外，提出了一种多同步技术，这让各个水印分量都能在解码同时得到同步，解决了以往的同步技术只能让一个混音分量得到同步的问题。从而实现了能够抵御混音攻击的数字音频水印算法。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及信息隐藏技术，尤其涉及一种基于随机扩频码的在数字音频中嵌入和解出水印的方法和装置。
技术介绍
随着计算机网络技术和多媒体技术的飞速发展，人们获取数字多媒体文件更加便捷。但是，随之而来的是针对数字多媒体文件的大量非授权拷贝和下载及其他非法获取和使用。数字水印就是一项应运而生的，能进行所有权认证和追踪非授权行为等应用的信息隐藏技术。在数字音频领域的应用中，数字水印必须保证在经过一系列的音频处理之后水印信息仍然是完整准确的，这是水印安全性方面的最重要的属性。因此，在保证水印的安全性方面的技术层出不穷。数字水印技术发展到今天已经发展出了大量的算法。虽然水印算法的嵌入域包括了时域、幅频域、相频域、小波域、奇异值分解域等，但其中主流的嵌入方法分为扩频和量化两大类。相对于量化的方法，扩频方法的优势在于安全性高，有很强的抵御攻击的能力。因此，在数字音频应用领域，扩频的水印嵌入方法更适合应用在抗混音攻击的场合。音频水印的混音攻击是指混合多个含有音频水印的音频文件，从而导致水印无法解出或者解出大量错码的情况。对加过水印的音频进行混音之后，各个音频的水印码之间会产生相互干扰，导致了在解码的时候扩频码的相关得分受到很大干扰，产生大量的错码。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种能够克服至少上述缺陷之一的在音频中嵌入和解出水印的方法和装置。在本专利技术的第一方面，提供了一种在音频中嵌入水印的方法，其中，所述水印包括多个水印帧，所述水印帧包括同步头和信息位，所述方法包括根据第一随机数从第一扩频码池中取出第一扩频码，根据第二随机数从第二扩频码池中取出第二扩频码，其中，所述第一扩频码池和所述第二扩频码池是预先建立的，所述第一随机数和所述第二随机数的取值范围分别由所述第一扩频码池和所述第二扩频码池中的扩频码的数量决定；用所述第一扩频码将编码后的第二随机数和同步位一起作为当前水印帧的同步头嵌入所述音频；以及用所述第二扩频码将水印信息作为当前水印帧的信息位嵌入所述音频。在本专利技术的第二方面，提供了一种在音频中嵌入水印的装置，其中，所述水印包括多个水印帧，所述水印帧包括同步头和信息位，所述装置包括包括扩频码生成模块，用于根据第一随机数从第一扩频码池中取出第一扩频码，根据第二随机数从第二扩频码池中取出第二扩频码，其中，所述第一扩频码池和所述第二扩频码池是预先建立的，所述第一随机数和所述第二随机数的取值范围分别由所述第一扩频码池和所述第二扩频码池中的扩频码的数量决定；同步头嵌入模块，用于用所述第一扩频码将编码后的第二随机数和同步位一起作为当前水印帧的同步头嵌入所述音频；信息位嵌入模块，用于用所述第二扩频码将水印信息作为当前水印帧的信息位嵌入所述音频。在本专利技术的第三方面，提供了一种从音频中解出水印的方法，所述水印包括多个水印帧，所述水印帧包括同步头和信息位，所述同步头是用第一扩频码池中的第一扩频码嵌入所述音频的，所述信息位是用第二扩频码池中的第二扩频码嵌入所述音频的，所述同步头中包含所述第二扩频码的公钥，所述方法包括根据所述第一扩频码池中的扩频码和所述音频得到所述公钥；根据所述公钥从所述第二扩频码池中得到所述第二扩频码；以及根据所述第二扩频码和所述音频得到所述信息位中的水印信息。在本专利技术的第四方面，提供了一种从音频中解出水印的装置，所述水印包括多个水印帧，所述水印帧包括同步头和信息位，所述同步头是用第一扩频码池中的第一扩频码嵌入所述音频的，所述信息位是用第二扩频码池中的第二扩频码嵌入所述音频的，所述同步头中包含所述第二扩频码的公钥，所述装置包括公钥获取模块，用于根据所述第一扩频码池中的扩频码和所述音频得到所述公钥；第二扩频码获取模块，用于根据所述公钥从所述第二扩频码池中得到所述第二扩频码；以及信息位获取模块，用于根据所述第二扩频码和所述音频得到所述信息位中的水印信息。本专利技术充分利用了不同扩频码之间的不相关性，采用了一种随机使用扩频码的方法让混音音频中各个水印分量把相互干扰降到最低，大大提高了水印解码的正确率。同时，考虑到使用所有扩频码进行相关检测，会让计算量猛增，还提出了一种新的帧结构，让计算量大大降低。另外，提出了一种多同步技术，这让各个混合分量都能在解码时同时得到同步，解决了以往的同步技术只能让一个混音分量得到同步的问题。从而实现了能够抵御混音攻击的数字音频水印算法。附图说明图1是根据本专利技术实施例的水印帧的结构示意图；图2是根据本专利技术实施例的在音频中嵌入水印的方法的流程图；图3是根据本专利技术实施例的从音频中解出水印的方法的流程图；图4是根据本专利技术实施例的在音频中嵌入水印的装置的示意图；以及图5是根据本专利技术实施例的从音频中解出水印的装置的示意图。具体实施例方式下面通过附图和实施例，对本专利技术的技术方案做进一步的详细描述。本专利技术充分利用了不同扩频码之间的不相关性，采用一种随机使用扩频码的方法让各个混合水印分量把相互干扰降到最低，大大提高了水印解码的正确率。同时，考虑到进行相关检测所使用的扩频码的数量增加会让计算量猛增，还提出了一种新的水印帧结构，让计算量大大降低。另外，提出了一种多同步技术，这让各个混合水印分量都能在解码时同时得到同步，解决了以往的同步技术只能让一个混音分量得到同步的问题。从而实现了能够抵御混音攻击的数字音频水印算法。图1是根据本专利技术实施例的水印帧的结构示意图如图1所示，根据本专利技术实施例的水印帧包括同步头、信息位和空白位，其中，同步头可以包括同步位1、信息位扩频码公钥和同步位2。同步头的结构可以是以同步位I开头，后面接着是信息位扩频码公钥，最后是同步位2的形式，当然也可以有其他形式，比如取消同步位I或2。同步位是预先设定的，它标明了同步头的到来，没有具体的信息含义；在水印解出的水印扩频序列进行检测时，会得到一个较高的分数，其正负只表示其位置是否正确，比如可以将同步位设定为1111。信息位扩频码公钥包含了用于信息位的扩频码的加密信息。信息位包含有水印的详细内容,空白位表示每个水印帧之间的音频长度。图2是根据本专利技术实施例的在音频中嵌入水印的方法的流程图。根据本专利技术实施例的音频水印嵌入方法是通过在未嵌入水印的音频中顺序嵌入多个水印帧，最终得到嵌入了水印的音频。每个水印帧嵌入音频的过程基本类似，下面仅详细描述在音频中嵌入一个水印帧的情况。在步骤201，根据第一随机数从第一扩频码池中取出第一扩频码，根据第二随机数从第二扩频码池中取出第二扩频码，其中，所述第一扩频码池和所述第二扩频码池是预先建立的，所述第一随机数和所述第二随机数的取值范围分别由所述第一扩频码池和所述第二扩频码池中的扩频码的数量决定。首先，可以初始化两个扩频码池，第一个扩频码池用于嵌入水印帧的同步头，第二个扩频码池用于嵌入水印帧的信息位。例如，第一扩频码池和第二扩频码池中的扩频码个数可以分别为5和128。接下来，分别产生取值范围在1-5和1-128之间的第一和第二随机数，用第一随机数从第一扩频码池中取出对应的第一扩频码，用第二随机数从第二扩频码池中取出对应的第二扩频码。可见，用于信息位的扩频码是从大量扩频码中选取的，使得同一种扩频码在混音时相遇的可能性降低。另外，用于同步头的扩频码也是随机的。但是，由于在水印解出的同步过程中，所有第一个扩频码池的扩频码都需要与音频计本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种在音频中嵌入水印的方法，其中，所述水印包括多个水印帧，所述水印帧包括同步头和信息位，所述方法包括：根据第一随机数从第一扩频码池中取出第一扩频码，根据第二随机数从第二扩频码池中取出第二扩频码，其中，所述第一扩频码池和所述第二扩频码池是预先建立的，所述第一随机数和所述第二随机数的取值范围分别由所述第一扩频码池和所述第二扩频码池中的扩频码的数量决定；用所述第一扩频码将编码后的第二随机数和同步位一起作为当前水印帧的同步头嵌入所述音频；以及用所述第二扩频码将水印信息作为当前水印帧的信息位嵌入所述音频。
【技术特征摘要】
1.一种在 音频中嵌入水印的方法，其中，所述水印包括多个水印帧，所述水印帧包括同步头和信息位，所述方法包括: 根据第一随机数从第一扩频码池中取出第一扩频码，根据第二随机数从第二扩频码池中取出第二扩频码，其中，所述第一扩频码池和所述第二扩频码池是预先建立的，所述第一随机数和所述第二随机数的取值范围分别由所述第一扩频码池和所述第二扩频码池中的扩频码的数量决定； 用所述第一扩频码将编码后的第二随机数和同步位一起作为当前水印帧的同步头嵌入所述音频；以及 用所述第二扩频码将水印信息作为当前水印帧的信息位嵌入所述音频。2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述水印帧还包括空白位，所述方法还包括: 将第三随机数编码后作为当前水印帧的空白位嵌入所述音频，其中，在当前水印帧嵌入之后，在所述音频中跳过一段长度后进行下一水印帧的嵌入，所述一段长度由所述第三随机数决定。3.根据权利要求1所述的方法，还包括: 对所述音频进行快速傅里叶变换得到所述音频的相位谱和幅度谱，其中，所述水印帧被嵌入所述幅度谱； 对所述相位谱和嵌入水印的幅度谱进行快速傅里叶逆变换，得到嵌入水印的音频。4.一种从音频中解出水印的方法，所述水印包括多个水印帧，所述水印帧包括同步头和信息位，所述同步头是用第一扩频码池中的第一扩频码嵌入所述音频的，所述信息位是用第二扩频码池中的第二扩频码嵌入所述音频的，所述同步头中包含所述第二扩频码的公钥，所述方法包括: 根据所述第一扩频码池中的扩频码和所述音频得到所述公钥； 根据所述公钥从所述第二扩频码池中得到所述第二扩频码；以及 根据所述第二扩频码和所述音频得到所述信息位中的水印信息。5.根据权利要求4所述的方法，其中，所述根据所述第一扩频码池中的扩频码和所述音频得到所述公钥的步骤包括: 分别逐帧计算所述第一扩频码池中的每个扩频码与所述音频的相关得分，得到多个帧得分队列，每个帧得分队列包括针对所述第一扩频码池中的一个扩频码和所述音频的多帧相关得分； 根据每个帧得分队列中的多帧相关得分找出满足第一同步条件的帧得分队列； 在所述满足第一同步条件的帧得分队列中找出满足第二同步条件的相关得分；以及 从所述满足...
【专利技术属性】
技术研发人员：颜永红，郭宇弘，赵学敏，刘建，
申请(专利权)人：中国科学院声学研究所，上海中科高等研究院，北京中科信利技术有限公司，
类型：发明
国别省市：
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