基于QR分解的数字音频水印方法研究与实现

论文摘要

随着数字网络化及多媒体技术的迅速发展和广泛应用,Internet逐渐成为人们获取多媒体信息的重要来源。如何实施网络环境下的版权保护和信息安全,已经成为数字通信中亟待解决的问题之一。数字水印技术作为解决这一问题的有效途径开始引起人们的普遍关注,它通过在原始数据中嵌入能够标识作者身份的信息来证实数据的所有权或完整性。随着数字音频压缩技术的成熟,以MP3为代表的音乐制品在网络上广泛传播,数字音频水印技术也随之发展起来。数字音频水印技术通过将代表作者信息的图像、签名或者是作品的序列号等信息嵌入到音乐制品中,达到了版权保护的目的。本论文针对数字音频产品的版权保护、内容完整性认证等问题展开研究,给出了三种基于QR分解的数字音频水印方法。首先,阐述了课题提出的意义和研究背景,分析了相关概念及特性,回顾了几种典型的方法。其次,介绍了本论文中用到的基本理论知识。最后,针对不同目的,利用QR分解过程的稳定性,给出了三种基于QR分解的数字音频水印方法。首先,以独立分量分析(Independent Component Analysis,ICA)算法为基础,给出了一种基于QR分解和提升小波的数字音频水印方法。其次,针对目前许多领域中需要同时对数字媒体进行版权保护和内容完整性认证的需求,给出了一种基于QR分解和ICA的多目的数字音频水印方法。该方法解决了多数多目的水印算法中需要考虑水印嵌入和提取顺序的问题,并且鲁棒水印信息为多比特信息;脆弱水印可以实现内容完整性认证。最后,针对采用瞬时混合模型进行水印嵌入的方法需要保留密钥长的问题,提出了一种基于QR分解和抖动量化的数字音频水印方法,该方法对常规信号处理攻击具有较好的鲁棒性。实验结果表明,三种方法均能满足音频水印技术对透明性、鲁棒性和安全性的要求;从隐秘音频信号中分离水印信号时不需要宿主信号的参与;鲁棒水印都属于多比特水印,结果直观可信。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 研究背景和选题意义
• 1.2 数字音频水印技术概述
• 1.2.1 数字音频水印技术的概念
• 1.2.2 数字音频水印技术的基本模型
• 1.2.3 数字音频水印技术的基本要求
• 1.2.4 数字音频水印技术的分类
• 1.2.5 数字音频水印技术的评价标准
• 1.2.6 数字音频水印技术的发展概况
• 1.3 本论文的主要研究内容和章节安排
• 2 基础知识和基本原理概述
• 2.1 数字音频信号的表示
• 2.2 盲源分离及独立分量分析简介
• 2.2.1 盲源分离简介
• 2.2.2 独立分量分析简介
• 2.3 离散小波变换
• 2.4 提升小波变换
• 2.5 QR分解
• 3 基于QR分解和提升小波的数字音频水印方法
• 3.1 引言
• 3.2 水印信号生成及嵌入
• 3.2.1 水印信号生成
• 3.2.2 系数选取
• 3.2.3 水印信号嵌入
• 3.3 水印提取
• 3.4 实验结果
• 3.4.1 透明性测试
• 3.4.2 安全性测试
• 3.4.3 鲁棒性测试
• 3.4.4 对比性测试
• 3.5 结论
• 4 基于QR分解和ICA的多目的数字音频水印方法
• 4.1 引言
• 4.2 水印信号生成及嵌入
• 4.2.1 脆弱水印信号生成
• 4.2.2 鲁棒水印信号生成
• 4.2.3 脆弱水印信号嵌入
• 4.2.4 鲁棒水印信号嵌入
• 4.3 水印提取
• 4.3.1 脆弱水印提取
• 4.3.2 鲁棒水印提取
• 4.4 实验结果
• 4.4.1 透明性测试
• 4.4.2 安全性测试
• 4.4.3 鲁棒性测试
• 4.4.4 相关性检测
• 4.5 结论
• 5 基于QR分解和抖动量化的数字音频水印方法
• 5.1 引言
• 5.2 水印信号生成及嵌入
• 5.2.1 水印信号生成
• 5.2.2 系数选取
• 5.2.3 水印信号嵌入
• 5.3 水印提取
• 5.4 实验结果
• 5.4.1 透明性测试
• 5.4.2 安全性测试
• 5.4.3 鲁棒性测试
• 5.4.4 对比性测试
• 5.5 结论
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表学术论文情况
• 致谢