数字音频水印技术研究

论文摘要

近年来,计算机和网络技术的飞速发展给我们的生活带来了巨大的变化。通过网络我们可以轻松的获取和传播多媒体数字作品,并利用各种软件对其进行再加工。在我们获得便利的同时,数字作品的安全性及版权保护问题也随之产生。数字水印作为一种新颖的版权保护手段,在近年来得到了广泛的关注。数字水印技术是信息隐藏技术的一个分支,它是在不影响原始作品质量的前提下,依据某种特定的算法将秘密信息添加到作品中,并检测或提取水印,以达到保护作品产权的目的。鲁棒性、不可感知性和安全性是数字水印的三个基本特征,目前的研究也大都是针对这几个基本特征的优化来开展的。近年来,图像水印和视频水印的研究已经广泛的开展起来,由于音频水印具有很好的应用前景,对它的研究也正逐渐成为热点。本文首先综述了数字水印技术的发展和研究现状,基本原理以及框架。详细介绍了数字音频水印的系统模型、应用领域、分类、评价标准,并对现有的音频水印算法以及水印攻击算法进行了总结。在分析前人工作后,本文针对小波域的音频水印进行了研究,提出两种盲检测水印算法,分别对水印的不可感知性和鲁棒性进行了改善:①提出了一种基于HAS掩蔽特性和图像置乱的小波域盲检测音频水印算法。该算法首先对水印图像进行Toral置乱的预处理,再对原始音频信号进行离散小波变换,根据人类听觉系统的时域掩蔽效应进行水印信息的嵌入。实验结果表明,该算法具有很好的不可感知性,并实现了盲检测。对于常见的信号处理有比较好的鲁棒性,但抵抗同步攻击的能力还需要改进。②针对小波域水印算法普遍不能很好的抵抗同步攻击的问题,对前一章的算法进行改进,提出了一种基于小波域的抗同步攻击音频水印算法。水印信息预处理部分加入纠错编码以降低检测误码率,提高水印鲁棒性;在水印嵌入点的选择上,算法考虑到信号的均值对同步攻击不敏感这一特点,将水印嵌入到小波系数低频近似分量的绝对均值当中以增强水印抗同步攻击的能力。水印检测过程实现盲检测。实验结果表明,该水印算法不仅对普通信号处理攻击的抵抗能力更强,而且对于常见的同步攻击,也有很好的鲁棒性。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 目录
• 1 绪论
• 1.1 问题的提出及研究意义
• 1.2 数字水印技术研究现状
• 1.3 本文主要研究内容及章节安排
• 2 数字音频水印技术
• 2.1 数字水印技术介绍
• 2.2 数字音频水印基本原理及模型
• 2.3 数字音频水印的应用
• 2.4 数字音频水印系统评价标准
• 2.5 数字音频水印的分类
• 2.6 常见的数字音频水印算法介绍
• 2.7 常见的数字音频水印的攻击
• 2.8 数字音频水印目前存在的问题
• 2.9 本章小结
• 3 人类听觉系统与小波变换
• 3.1 人类听觉系统
• 3.2 小波变换原理
• 3.2.1 小波的定义
• 3.2.2 连续小波变换
• 3.2.3 离散小波变换
• 3.2.4 信号的离散小波分析
• 3.2.5 小波变换的特点
• 4 基于小波变换域的音频水印算法
• 4.1 非盲检测水印算法
• 4.2 盲检测水印算法
• 4.3 基于HAS 掩蔽特性和图像置乱的盲检测水印算法
• 4.3.1 掩蔽效应
• 4.3.2 数字图像置乱技术
• 4.3.3 算法描述
• 4.3.4 水印提取的指标
• 4.3.5 实验仿真
• 4.4 结果比较及分析
• 4.5 本章小结
• 5 基于小波域的抗同步攻击音频水印算法
• 5.1 纠错编码
• 5.1.1 纠错编码在数字水印系统中的作用
• 5.1.2 重复码
• 5.2 算法原理
• 5.3 算法描述
• 5.3.1 算法框图
• 5.3.2 水印的生成
• 5.3.3 水印的嵌入
• 5.3.4 水印的检测
• 5.4 实验仿真
• 5.5 结果比较及分析
• 5.6 本章小结
• 6 总结与展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录