小波域自适应音频水印算法研究

论文摘要

随着互联网和多媒体技术的迅猛发展,多媒体信息的安全性受到人们越来越多的关注。针对音乐作品的版权保护问题,音频数字水印作为一种新兴的信息安全技术应运而生。它将具有特定意义的信息,按照某种给定的算法嵌入到音频信号中,以实现对该音频的保护或认证而不影响其使用价值。本文阐述了音频水印研究背景和意义,回顾了数字水印的发展历史,介绍了数字音频水印的基本原理、评价标准和传统算法。然后,就设计具有不可感知性和鲁棒性音频水印算法的问题,对自适应音频水印算法进行了研究,具体工作如下：1、改进了一种在小波域自适应量化嵌入的音频水印算法,该算法基于小波变换在信号处理中的优势,首先对音频信号进行小波变换,然后使用量化的方法将可视的水印图像嵌入到低频小波系数上。在量化步长的选取上,依据音频低频小波系数自适应的选取。性能测试实验表明,算法对于不同类型的音频信号,均达到了较好的不可感知性,而且对于重量化、重采样、加噪声、低通滤波和有损压缩等信号处理攻击,算法表现出了较强的鲁棒性。2、设计了一种在小波包域计算掩蔽阈值并自适应嵌入水印的算法。人类心理声学模型是在音频中进行水印嵌入的有力依据,但现有的基于心理声学模型的音频水印.算法往往存在嵌入水印花费时间过长、水印不能实现盲提取等问题。针对这些问题,本文将心理声学模型中掩蔽阈值的计算转换到小波包域,以掩蔽阈值为量化步长,在小波包域采用量化的方法进行水印的自适应嵌入。该算法具有如下几个特点：(1)子带的划分更接近于临界频带；(2)水印使用混沌序列进行加密,提高了安全性；(3)使用掩蔽阈值来确定水印嵌入的量化步长,将水印直接嵌入到合理的小波包系数中,保证了不可感知性；(4)在提取水印时,并不需要原始音频信号,更加符合实际应用。仿真实验证明该算法达到了很好的不可感知性,而且具有很强的鲁棒性。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 研究背景与意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.3 音频水印技术的应用
• 1.4 论文的主要内容
• 第2章 音频数字水印理论
• 2.1 音频水印相关理论
• 2.1.1 数字音频信号
• 2.1.2 人类听觉系统
• 2.1.3 数字水印基本框架
• 2.2 音频数字水印算法
• 2.2.1 时域音频水印算法
• 2.2.2 变换域音频水印算法
• 2.3 音频数字水印的攻击与评价标准
• 2.3.1 音频数字水印的攻击
• 2.3.2 音频数字水印的评价标准
• 2.4 本章小结
• 第3章 一种基于量化的自适应音频水印算法
• 3.1 准备知识
• 3.1.1 小波变换
• 3.1.2 量化思想
• 3.2 算法的详细设计
• 3.2.1 水印信号预处理
• 3.2.2 水印嵌入
• 3.2.3 水印提取
• 3.3 算法的性能测试
• 3.3.1 不可感知性
• 3.3.2 鲁棒性
• 3.3.3 性能比较
• 3.4 本章小结
• 第4章 一种基于掩蔽效应的自适应音频水印算法
• 4.1 心理声学模型
• 4.1.1 临界频带
• 4.1.2 绝对掩蔽阈值
• 4.1.3 掩蔽阈值的计算
• 4.2 算法的详细设计
• 4.2.1 水印预处理
• 4.2.2 计算掩蔽阈值
• 4.2.3 水印嵌入
• 4.2.4 水印提取
• 4.3 算法的性能测试
• 4.3.1 不可感知性
• 4.3.2 鲁棒性
• 4.3.3 性能比较
• 4.4 本章小结
• 结论
• 致谢
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文