稳健音频水印研究

论文摘要

近年来,随着音频压缩技术和网络技术的发展,人们可以方便快捷地复制和传输各种数字音频。这种进步给我们带来了很大的便利,但也带来了音频作品的安全问题。作为一种保护音频的技术手段,音频水印具有十分重要的应用前景,在近年来得到了很快的发展。然而,仍然存在着许多有待解决的关键问题。本文主要对音频水印的稳健性进行了深入的研究,初步解决了抗DA/AD变换和时域伸缩攻击的问题。同时,我们也对Zernike变换在稳健音频水印中的应用进行了研究。论文的主要内容如下:(1)在许多的应用中,音频水印需要考虑在模拟环境下的生存能力。这涉及到DA/AD变换。通过分析大量的实验,我们得出了音频在DA/AD变换下的主要失真为幅值失真和时间轴上的线性伸缩。其中,发生在时间轴上的线性伸缩表现为一个插值过程,伸缩幅度的大小受声卡性能、采样率和播放器影响,而幅值失真则主要体现为能量的变化和叠加噪声的影响。针对DA/AD变换失真模型,我们分析了基于量化的音频水印方案在噪声、幅值失真和时间轴上线性伸缩下的性能,给出了量化音频水印方案在幅值攻击和高斯噪声攻击下的误码率表达式。分析结果表明,量化音频水印方案对DA/AD变换非常敏感。(2)针对上述得出的失真模型,我们提出了能够抵抗DA/AD变换的稳健音频水印方案。策略如下:为了抵抗噪声的影响,水印嵌入在离散小波变

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 主要英文缩写对照表
• 第1章 绪论
• 1.1 数字水印的产生
• 1.2 数字音频水印框架
• 1.3 数字音频水印技术的应用
• 1.4 数字音频水印算法分类
• 1.5 数字音频水印的评价标准
• 1.6 数字音频水印算法概述
• 1.6.1 嵌入策略
• 1.6.2 数字音频水印算法回顾
• 1.7 音频水印的攻击及对策
• 1.8 目前存在的问题
• 1.9 本文的主要工作和创新点
• 1.10 本文的章节安排
• 第2章 音频水印抗D/A和A/D变换的研究
• 2.1 引言
• 2.2 音频水印DA/AD变换失真模型研究
• 2.2.1 DA/AD变换的基本原理
• 2.2.2 DA/AD音频水印失真模型
• 2.3 对量化音频水印的影响
• 2.3.1 量化音频水印模型
• 2.3.2 量化水印抗DA/AD攻击性能分析
• 2.3.3 实验结果
• 2.4 抗DA/AD变换的音频水印算法
• 2.4.1 算法框架和水印结构
• 2.4.2 嵌入方法
• 2.4.3 嵌入强度
• 2.4.4 水印提取
• 2.4.5 算法性能分析
• 2.4.6 实验结果
• 2.5 小结
• 第3章 基于时域统计特征的抗同步攻击水印
• 3.1 引言
• 3.2 时域伸缩不变特征
• 3.3 抗TSM的音频水印算法
• 3.4 算法分析
• 3.5 实验结果
• 3.6 小结
• 第4章 基于Zernike变换的音频水印方案
• 4.1 引言
• 4.2 信号的Zernike 分解和重构
• 4.3 音频信号的Zernike 变换
• 4.3.1 音频预处理
• 4.3.2 分解与重构
• 4.3.3 音频Zernike矩的特性分析
• 4.3.4 幅值与矩的线性关系
• 4.4 水印算法
• 4.4.1 水印嵌入
• 4.4.2 水印提取
• 4.5 性能分析
• 4.6 实验结果
• 4.7 小结
• 第5章 总结与展望
• 附录一 EAQUAL音频质量评估工具
• 附录二 SDMI攻击测试
• 附录三 STEP2000 音频水印测试标准
• 附录四 “Stirmark for Audio”0.3 文档
• 附录五 主要测试音频波形及其频谱
• 参考文献
• 攻读博士学位期间论文发表情况
• 致谢