[发明专利]一种数字音乐作品的无损数字水印嵌入与提取方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种数字水印技术，尤其是涉及一种数字音乐作品的无损数字水印嵌入与提取方法。

背景技术

近年来，随着数字多媒体及互联网技术的快速发展，信息安全问题显得非常突出。数字水印技术是目前信息安全领域的一个新方向，数字水印技术是一种将可识别的数据嵌入到数字音乐作品中的技术，用人类感觉器官无法识别，而使用专门的检测工具可以方便地识别，它作为传统加密技术的有效补充手段，是一种可在开放网络环境下保护数字音乐作品版权、认证数字音乐作品来源及保护数字音乐作品完整性的新技术。目前，已有许多用于未压缩数字音乐作品的数字水印技术，如《基于扩谱技术的音频水印算法》作者：D.Kirovski，H.S.Malvar和《基于DWT和DCT变换的抗同步攻击的音频水印方法》作者：X.Y.Wang，H.Zhao，虽然这些数字水印技术已经相当成熟，但由于未压缩数字音乐作品往往数据量巨大，因此往往导致数字音乐作品的传输和存储成本相当高，从而使得其应用范围受到极大限制，主要用于存放以备将来作进一步处理，而不是提供给用户进行播放。

另一方面，目前大量的数字音乐作品是以压缩格式提供的，常见的格式有MPEG(Moving Picture Experts Group，运动图像专家组)、AAC(Advanced Audio Coding，高级音频编码)和WMA(Windows Media Audio，视窗媒体音频)等，其中以MPEG格式的数字音乐作品类型最为常见。但由于压缩编码去除了数字音乐作品音频样本之间的大部分冗余，而数字水印技术的基本原理正是利用音频数据的冗余来实现水印的嵌入，因此要在压缩数字音乐作品中实现数字水印的嵌入是相当困难的，目前针对压缩数字音乐作品的数字水印方法有《基于MPEG编码音频的不可逆水印方法》作者：L.Qiao，K.Nahrstedt，《一种针对MPEG音频的压缩域水印算法》作者：D.K.Koukopoulos，Y.C.Stamatiou和《基于MPEG-2 AAC音频的改进扩谱水印算法》作者：S.Cheng，H.Yu，Z.X.Xiong。这些数字水印技术虽然能实现在压缩格式的数字音乐作品中嵌入水印信息，但均会对原始的数字音乐作品造成一定的失真，而且通常情况下这种失真是永久性的，也即在水印提取成功之后，原始的数字音乐作品将不可能被无损地恢复，而在某些严格的场合如军事通信和法律认证等场合，这种失真是不允许的。目前虽然也出现了不少针对静止图像、视频和未压缩数字音乐作品的无损数字水印方法，但针对压缩格式的数字音乐作品的无损数字水印方法，目前在国内外还未曾出现。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种能够保证将含水印信息的数字音乐作品不引起失真、无损的恢复的数字音乐作品的无损数字水印嵌入与提取方法。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种数字音乐作品的无损数字水印嵌入方法，它包括以下步骤：

1)、对于需要嵌入水印信息的数字音乐作品，对数字音乐作品的音频码流以音频帧为单位进行部分解码，从一音频帧数据中分离出码字，并通过水印生成器对该音频帧进行处理，生成一串二进制水印信息；

2)、确定该音频帧的帧信息，并根据帧信息得到该音频帧的主数据进行可变长编码所使用的码表，并确定主数据所使用的所有可变长码字；

3)、根据汉明重量相等、长度相等且相互对应的原则，将码表中的所有相互对应的可变长码字分成相互对应的两个码字集合，表示为V₀＝{v₁，v₂，……，v_n}和V₁＝{v′₁，v′₂，……，v′_n}，其中v_i、v′_i(i＝1，2，......n)分别为码字集合V₀和V₁的码字，n为码字个数，码字集合V₀和V₁中的码字是一一对应的，码字集合V₀的可变长码字的属性为“0”，码字集合V₁的可变长码字的属性为“1”；