數(shù)字音頻的廣泛應用與易于傳播,使其版權(quán)保護等問題成為人們關(guān)注的焦點。數(shù)字水印技術(shù)是解決版權(quán)保護問題的一種有效技術(shù)。針對數(shù)字音頻的版權(quán)問題本文研究了數(shù)字音頻的水印算法,主要內(nèi)容如下:（1）針對版權(quán)保護等魯棒性要求較高的場景,提出了倒譜域音頻二維映射水印算法。算法將一維音頻序列映射為二維矩陣,對矩陣分塊后進行復倒譜變換,將水印嵌入在復倒譜系數(shù)中。大量音頻的仿真實驗結(jié)果表明本算法可以抵抗重采樣、重量化、時域增幅、剪切、低通濾波、MP3壓縮、高斯白噪聲七種攻擊,在七種攻擊下提取水印的相似度平均高達99%以上。該算法的魯棒性優(yōu)于小波域與倒譜域結(jié)合算法,且在重采樣攻擊下獲得了比先進的范數(shù)域算法更好的魯棒性,該算法可適用于語音、聲樂及器樂音頻。（2）針對不可感知性要求較高的場景,提出了倒譜域音頻時域能量盲水印算法。通過分析音頻信號的時域能量挑選嵌入段,使嵌入段的復倒譜系數(shù)均值落在閾值兩端從而嵌入水印。算法可自適應調(diào)整嵌入閾值,并實現(xiàn)了水印的盲提取。仿真結(jié)果顯示算法嵌入水印的不可感知性較好。相比其它改進的統(tǒng)計均值調(diào)制算法以及小波域的不可感知性水印算法,該算法的不可感知性更好。除對重量化攻擊魯棒性不足,... 

【文章來源】：西安科技大學陜西省

【文章頁數(shù)】：67 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

音頻二維映射基本原理

西安科技大學全日制工程碩士學位論文32綜上，在沒有受到攻擊時，所設計的水印算法可以沒有誤碼地提取出水印信息。算法在14種攻擊中達到提取水印的BER平均為0.97%，NC平均為0.9913，意味著算法可在常見的音頻攻擊下提取出的水印相似度為99%以上，誤碼率在1%以內(nèi)。由上述分析，本算法可以有效抵抗高斯白噪聲、剪切、重采樣、重量化、低通濾波、時域增幅、MP3有損壓縮這些常見的音頻信號攻擊。測試結(jié)果顯示多數(shù)攻擊下算法可以實現(xiàn)無誤碼提取，即使出現(xiàn)提取錯誤的水印比特，水印相似度可達95%以上。但在抵抗高斯白噪聲、剪切攻擊時存在不足，若所加的高斯白噪聲較為嚴重或者剪切的位數(shù)變多，提取會出現(xiàn)較多誤碼。圖3.14是在攻擊實驗中，提取出現(xiàn)誤碼時的水印效果，體現(xiàn)了音頻信號攻擊對水印提取的影響：(a)為原始的水印圖像；(b)、(c)、(d)分別為“horn23_2”含水印音頻進行剪切與重量化攻擊后提取水印結(jié)果；(e)、(f)為“trpt21_2”含水印音頻進行剪切攻擊后提取水印結(jié)果；(g)-(k)分別為“frer07_1”含水印音頻進行高斯白噪聲、重采樣攻擊后提取水印結(jié)果。圖3.14音頻信號攻擊對水印提取的影響

西安科技大學全日制工程碩士學位論文50稍弱的抵抗性，但此類攻擊下所得水印相似度可達到95%以上，可有效地識別內(nèi)容。算法只對重量化的抵抗能力較差，這是因為本算法為了增加不可感知性，對復倒譜系數(shù)只進行了微小的改動，音頻降位量化后會丟失很多水印信息，導致水印被嚴重破壞。算法結(jié)合了復倒譜變換，對整體魯棒性會有彌補。因此算法對重采樣、低通濾波、剪切以及MP3壓縮攻擊具有優(yōu)秀魯棒性，都能幾乎沒有錯位地提取出清晰的水櫻除重量化以外，算法在其它六種攻擊下提取水印相似度在93%以上，平均BER=2.78%，NC=0.9821，表明了算法可抵抗高斯白噪聲、重采樣、時域增幅、剪切、低通濾波、MP3壓縮攻擊。圖4.9展示了進行各類攻擊后，兩個含水印音頻的提取結(jié)果，從左到右的攻擊依次為高斯白噪聲、重采樣、時域增幅、剪切、低通濾波、MP3壓縮。圖中(a)-(f)為“harp40_1”的提取效果圖，(g)-(l)為“sopr44_1”的提取效果圖。由圖4.9可以看出算法在除重量化以外的攻擊下可以較好地識別水印內(nèi)容。圖4.9音頻信號攻擊對水印提取的影響本章選取與上節(jié)相同的三個算法進行魯棒性對比，所有算法使用三個不同類型的宿主音頻文件進行“XUST”水印的嵌入，然后對含水印的文件進行攻擊：加性高斯白噪聲（30dB）、重采樣（44.1kHz）、重量化（16bit-8bit）、時域增幅（120%）、剪切（10000個樣本點）、低通濾波（6kHz、14kHz）、MP3壓縮（64kbps、128kbps）。圖4.10-4.12反映了語音spfe49_1、器樂harp40_1、聲樂sopr44_1三種音頻文件在攻擊后的水印提取對比效果。

【參考文獻】：
期刊論文
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