适于MPEG-2/4 Advanced Audio Coding（AAC）音频的信息隐藏技术研究

论文摘要

随着互联网应用与多媒体技术的飞速发展，以多媒体为载体的数字通信已成为人们之间进行信息交流的重要手段。在多媒体技术给人们带来诸多便利的同时，多媒体的信息安全、知识产权保护和内容完整性认证问题也变得日益突出，已成为数字世界中一个非常重要并且迫切需要解决的问题。信息隐藏技术正是为了解决该问题而被提出并发展起来的。以音频为载体的信息隐藏技术可以按照音频载体的不同而分为适于非压缩域和压缩域两种。在实际生活中，音频大都以压缩格式进行存储与传输，因此，研究适于压缩域音频的信息隐藏技术具有更加广阔的应用前景。本文以AAC音频编码格式作为载体，开展相关信息隐藏技术研究，研究内容主要包括以下几个方面：1、深入剖析AAC音频的编码原理，重点分析AAC音频编码的过程，并分别对编码过程中各模块进行详细地分析。2、进行AAC与MP3的异同性研究，分别阐述AAC与MP3在编码过程中的异同性，重点分析两者在滤波器组模块和量化编码模块中的异同，以挖掘AAC在相同压缩比的情况下拥有更好的音质的原因。3、总结目前适于AAC的音频信息隐藏算法，同时给出四个重要评价指标：隐藏容量、不可感知性、鲁棒性和安全性，以及它们之间的相互关系。4、提出了基于AAC量化编码过程的信息隐藏算法。该算法利用AAC编码过程中Huffman编码分区的划分特性进行秘密信息的隐藏。由于隐藏过程发生在Huffman编码部分，无需对原始AAC音频进行深度解码，算法复杂度较低。通过实验得出，该算法在隐藏容量和安全性方面的表现良好且不可感知性极高。5、提出了两种基于AAC比特流的信息隐藏算法。第一种算法是利用Huffman码字的符号位特性进行秘密信息的隐藏。第二种则是利用Huffman码字映射原理，对各码表的Huffman码字进行码字空间划分，采用码字替换策略进行秘密信息的隐藏。两种算法的整个隐藏过程都是在音频码流中完成，所以算法复杂度低，隐藏速度快，实用性较强，并且在隐藏容量、不可感知性、安全性三方面表现良好。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 引言
• 1 绪论
• 1.1 研究背景与意义
• 1.2 音频信息隐藏技术研究现状
• 1.3 本文的主要研究工作和内容安排
• 2 AAC 音频编码原理
• 2.1 AAC 编码过程简述
• 2.2 心理声学模型
• 2.2.1 心理声学模型概述
• 2.2.2 AAC 标准中的心理声学模型
• 2.3 增益控制
• 2.4 滤波器组
• 2.4.1 窗形选择
• 2.4.2 块类型选择
• 2.4.3 修正的离散余弦变换
• 2.5 时域噪声整形
• 2.6 预测
• 2.7 联合立体声编码
• 2.7.1 M/S 立体声编码
• 2.7.2 强度立体声编码
• 2.8 量化
• 2.8.1 帧循环
• 2.8.2 外循环
• 2.8.3 内循环
• 2.9 无噪声编码
• 2.9.1 分区
• 2.9.2 分组与交叉
• 2.9.3 比例因子编码
• 2.9.4 Huffman 编码
• 2.10 本章小结
• 3 AAC 与 MP3 的异同性研究
• 3.1 滤波器组模块的异同性研究
• 3.1.1 滤波器组组成的异同性
• 3.1.2 窗形选择的异同性
• 3.1.3 块类型选择的异同性
• 3.2 量化编码模块的异同性研究
• 3.2.1 量化过程的异同性
• 3.2.2 编码过程的异同性
• 3.3 其他模块的异同性研究
• 3.4 本章小结
• 4 适于 AAC 音频的信息隐藏技术
• 4.1 适于 AAC 音频信息隐藏的方法和特点
• 4.2 适于 AAC 音频的隐藏方法
• 4.2.1 基于时域的信息隐藏方法
• 4.2.2 基于 MDCT 域的信息隐藏方法
• 4.2.3 基于量化编码的信息隐藏方法
• 4.2.4 基于比特流的信息隐藏方法
• 4.3 适于 AAC 音频的信息隐藏技术评价指标
• 4.4 本章小结
• 5 基于量化编码的信息隐藏算法
• 5.1 基于 Huffman 编码分区的的 AAC 信息隐藏算法
• 5.1.1 Huffman 编码分区的选择特性
• 5.1.2 信息隐藏算法描述
• 5.1.3 信息提取算法描述
• 5.1.4 实验结果与分析
• 5.2 本章小结
• 6 基于比特流的信息隐藏算法
• 6.1 基于 Huffman 码字符号位的信息隐藏算法
• 6.1.1 AAC 码流结构
• 6.1.2 信息隐藏算法描述
• 6.1.3 信息提取算法描述
• 6.1.4 实验结果与分析
• 6.2 基于 Huffman 码字映射的信息隐藏算法
• 6.2.1 码字空间的映射原理
• 6.2.2 信息隐藏算法描述
• 6.2.3 信息提取算法描述
• 6.2.4 实验结果与分析
• 6.3 本章小结
• 7 总结与展望
• 7.1 本文工作总结
• 7.2 研究工作展望
• 参考文献
• 在学研究成果
• 致谢