抗去同步攻击的数字音频水印方法研究

论文摘要

随着互联网技术(特别是Internet)的发展以及多媒体信息技术的广泛使用,数字信息(包括数字音频、数字视频、数字图像等)的使用变得更加频繁和广泛.随之而来的就是人们对于数字信息安全的担忧,因为互联网上的数字信息极易被修改、编辑与复制等,从而导致数字媒体作品的版权无法得到合法的保护而蒙受巨大的损失.为此,数字水印(Digital Watermarking)技术应运而生,其除了可以传统的对网络数字信息进行加密,保护版权信息不受侵害,同时,数字水印技术也是一种可以在开放的网络环境下保护版权和认证来源及完整性的新技术,成为知识产权保护和数字多媒体信息防伪的有效手段.近年来,数字水印技术领域的发展,受到国际社会的广泛关注.本文主要介绍数字音频水印技术的研究.所谓数字音频水印,是将一个具有特定意义的标记(水印信息),利用一定的数据处理方法嵌入并隐藏到数字音频产品中,通过对水印的检测和分析保证数字信息的完整可靠性,来证明创作者对其作品的所有权,从而成为知识产权保护和数字多媒体防伪的有效手段.随着数字音频水印技术的发展,针对数字音频水印的各种形式的攻击也随之而来,如何更好的保护数字信息,增强数字音频水印的鲁棒性,成为现在数字音频水印技术的主要研究内容.本文针对数字音频水印的主要研究工作如下:1、基于音频特征的抗去同步攻击数字水印算法.首先,计算数字音频信号的局部能量特征,从原始音频载体中提取出稳定的特征点;然后以音频信号的稳定特征点为标识,确定水印信息嵌入的候选音频段;再采纳量化调制策略,将数字水印信息嵌入到原始音频载体中,完成水印信号的嵌入.数字水印检测时,系统通过分析音频自身内容特征提取特征点,再以特征点为标识提取水印信息,水印检测无需原始音频信号参与.2、基于直方图不变特性的数字音频水印算法.首先对原始音频水印进行非下采样离散小波变换,得到具有音频信息的低频区域和高频区域信息.其次,从得到的音频低频区域中提取出具有不变特性的音频直方图.然后,对于获得的直方图进行处理,将直方图分成组,每组包含4个bin.对于每一个组而言,每一个水印位将依靠每一个组中相邻4个bin的系数再分配来完成水印的嵌入.最后,通过修改音频直方图中每一个组的相邻4个bin的系数关系,从而达到嵌入数字水印的目的.对于数字水印的提取,则是依靠提取到的含水印音频直方图中相邻4个bin之间的关系来确定.

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 数字音频水印的发展
• 1.2 数字水印技术的主要应用领域
• 1.3 现今的主要技术研究
• 1.4 本文的主要研究方向及重点
• 2 数字音频水印技术概论
• 2.1 数字音频水印系统
• 2.2 数字音频水印系统的基本框架
• 2.3 常见的数字音频水印算法
• 2.4 数字音频水印的攻击方式及评价标准
• 2.4.1 常见的攻击方式
• 2.4.2 评价标准
• 3 基于音频特征的抗去同步攻击数字水印算法
• 3.1 引言
• 3.2 基本工作原理
• 3.3 提取特征点
• 3.4 数字水印的嵌入
• 3.4.1 数字水印的预处理
• 3.4.2 非下采样小波变换及低频信息重构
• 3.4.3 新载体音频的特征点提取
• 3.4.4 水印信号的嵌入
• 3.4.5 逆非下采样小波变换
• 3.5 数字水印的检测
• 3.6 仿真实验结果
• 3.6.1 检测性能测试
• 3.6.2 抗攻击能力测试
• 3.7 结论
• 4 基于直方图不变特性的数字音频水印算法
• 4.1 引言
• 4.2 非下采样离散小波变换（UDWT）
• 4.3 基于UDWT 域的音频直方图
• 4.3.1 基于UDWT 域音频直方图的获得
• 4.3.2 直方图的稳定性及相邻bins 间的关系
• 4.4 水印嵌入算法
• 4.4.1 嵌入规则
• 4.4.2 嵌入水印比特为“1”
• 4.4.3 嵌入水印比特为“0”
• 4.5 水印检测算法
• 4.6 仿真实验结果
• 4.6.1 稳定性检测
• 4.6.2 鲁棒性检测
• 4.7 结论
• 5 结论
• 5.1 本文工作总结
• 5.2 下一步工作展望
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表学术论文情况
• 致谢