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随着多媒体技术和通信技术的迅猛发展,各种多媒体作品如音频、图像、视频等在网络上传播非常便利,但是同时以MP3为代表的音乐作品在网络上被肆无忌惮地传播和复制,给作品的所有者和发行者带来了极大的损害,因此必须对数字音频作品实施版权保护。鲁棒数字音频水印的研究为这一保护提供了有效的解决方法。数字音频水印技术就是在不容易被人的听觉系统察觉的前提下,在数字音频信号中嵌入一些标示信息。通过这些标示信息,可以认证音频作品的所有者或者发行者,也可以确认作品是否完整。因为人类听觉系统对声音变化的灵敏度要高于人类视觉系统对图像变化的灵敏度,并且如今对音频水印的研究大都是照搬图像水印技术,所以本文选择对数字音频水印技术的研究具有更大的挑战性。
本文主要研究了鲁棒数字音频水印,所做的主要工作如下:
1、由于数字音频水印的嵌入和人耳听觉系统特性密不可分,首先在介绍了人耳听觉系统特性,包括人耳的绝对闻阈特性和人耳的掩蔽效应。然后概括了数字音频水印技术,包括水印的生成、水印的嵌入、水印的提取和检测。对目前常见的音频水印算法进行了分析,包括时域、变换域、压缩域的各种算法。最后概述了数字音频水印系统的常见攻击和评价标准。
2、针对基于DFT的数字音频水印算法所取的频率点相对固定和公开,所以它有一定的安全隐患,为了克服这点,本章给出了基于NDFT的数字音频水印算法。先介绍了NDFT的基本原理,NDFT的核心就是可以在感兴趣的频段上任意的选取频率点,为下面提出基于NDFT域的数字音频水印算法打下了基础。提出了两种基于NDFT数字音频水印算法-相邻二段幅度比较算法和相邻三段幅度比较算法。相邻二段幅度比较算法是通过调整相邻两段音频信号的值来嵌入水印的,而相邻三段幅度比较算法则是通过比较相邻三段音频信号的值来嵌入水印。分别通过实验仿真表明本章提出的这两种算法对常规攻击具有较高的鲁棒性。
3、针对DRM系统的安全性,本章提出了一种结合了数字音频水印技术和加密技术的DRM系统。先介绍了DRM的发展,然后详细说明了DRM系统的组成要素一密码和水印,设计了一种DRM安全技术系统。最后将音频水印技术应用在DRM系统中进行了仿真,实验仿真结果表明:量化音频水印算法完全适应DRM在不可感知性和鲁棒性的要求。