音频数字水印的研究与实现

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音频数字水印技术是近年来的研究热点之一,该技术通过向音频文件中嵌入秘密信息以达到版权保护、掩蔽通信等目的。当所有者权益被侵犯时,可通过对水印的检测来得到证明。近几年来,有关音频数字水印技术的研究工作发展很快,尤其在变换域音频信息的数据嵌入技术,由于其能将信息嵌入到载体的敏感区域,使得研究更具有实用性。本文就音频文件的版权问题,展开了对音频数字水印的研究。本文深入分析了人类听觉系统的特点。并利用人类听觉器官的感觉冗余特性,将需要保密的信息隐藏到另外一个可以公开的音频之中。然后描述了离散小波变换和离散余弦变换的基本理论,分析了现有的一些变换域音频数字水印技术的工作原理,并指出它们的优缺点。针对现有的水印算法在水印提取过程中需要原始音频文件或者采用固定量化步长进行水印嵌入的问题,本文提出了基于Hilbert曲线变换的数字音频盲水印方案。文章中在离散小波变换的算法中引入离散余弦变换的方法,充分利用离散小波变换的多分辨率特性和离散余弦变换的能量压缩特性,以提高算法的不可感知性和鲁棒性。算法首先通过Hilbert分形曲线扫描二值水印图像,将其转换成一维序列,然后采用离散余弦变换和离散小波变换,对原始音频信号做变换,在变换域内嵌入水印,保证了水印的不可感知性;使用量化系数的方法嵌入水印,并且以听觉掩蔽特性与音频局部相关性(小波域相邻子带相关性)为基础,给出了根据细节分量能量动态调整音频数据段量化步长的方法,使算法中量化步长的选取更具有合理性。在提取水印时不需要原始信号的参与,提高了算法的实用性。对算法的鲁棒性和不可感知性进行仿真试验,结果表明此算法对低通滤波、重采样、剪切等攻击有较好的鲁棒性。
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