[发明专利]一种用于wav格式音频信息的嵌入方法和提取方法

说明书

技术领域

本发明属于计算机网络通信领域，更具体地，涉及一种用于wav格式音频信息的嵌入方法和提取方法。

背景技术

随着移动互联网的迅猛发展，基于移动客户端(例如微信、手机QQ、Skype等)的语音通信正逐渐成为大众交流的一种崭新手段。作为隐写的常用载体，语音通信中的音频资源正被越来越多的研究者所关注。在当前已知针对音频和语音技术相关的方案主要可以分为两类。第一类是面向不同格式音频的隐写、隐写分析算法，此类方案主要采用的是将传统隐写技术与不同格式音频的压缩标准相结合，以实现某种特定目的的信息隐写。第二类涉及通信领域，关注基于音频的安全通信。主要采用的手段是将传统的信息加密技术与不同音频的压缩标准相结合，实现基于密码技术的秘密安全通信。在中国发明专利说明书CN102737639A中公开了一种语音信息安全通信方法，通过利用基于系数量化的离散余弦变换域嵌入算法，保证通信的隐蔽性。方案利用混沌加密算法，针对音频中的少数关键位进行加密，并通过比较秘密语音的鲁棒消息认证码来判断语音内容的完整性，实现语音通信隐蔽性的同时保证了语音通信内容的机密性和完整性。

当前的两类方案分别考虑了基于不同压缩格式音频的隐写、隐写分析算法以及基于密码技术的安全通信方案。前者主要是面向不同音频格式的各种隐写、隐写分析算法，并未考虑实际的应用场景，因而不可避免地会带来如下缺点：首先，算法的提出到系统的实现还需要大量的后续研究，其可行性和可实施性有待实践的进一步检验；其次,专利提出的隐写算法并没有给出具体的应用场合，使得其应用前景并不明朗。后者采用的主要方法基于较为复杂的传统加密技术，主要面向具有较高计算性能的PC领域，与移动客户端所处的恶劣、复杂网络环境和要求的高实时性、低延迟率相悖，无法适应基于移动互联网领域的安全通信。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种用于wav格式音频信息的嵌入方法和提取方法，其易于实现，可以直接形成应用软件安装于操作系统(比如安卓操作系统)之上，进一步地，可以和微信等社交软件对接，解决现有方法中存在的可实施性不强，应用场合不明确的技术问题；而且发明算法复杂度较低，适合在计算能力较弱的移动平台上进行，解决了现有方法中时间复杂度太高的问题；通过能量分组计算以及结构化重复嵌入提升了算法鲁棒性，解决了现有算法在恶劣、复杂网络条件下鲁棒性能不强的技术问题；通过协议化的嵌入提取方案，解决了现有方法中消息无法实时、随机提取的技术问题。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种用于wav音频信息的嵌入方法，包括以下步骤：

(1)接收用户通过输入流或者文件流输入的wav格式音频、该用户需要嵌入wav格式音频中的消息、随机偏移数、第一算法参数和第二算法参数；

(2)将需要嵌入wav格式音频中的消息进行格式化处理，以生成包含段头标识符、校验和、需要嵌入wav格式音频中的消息、段尾标识符的协议段二进制比特串；

(3)将随机偏移数、第一算法参数和第二算法参数分别加密为16位、16位和32位的二进制比特串，并设置已嵌入比特数为0，设置计数器j＝0；

(4)选择将wav格式音频的第(64+随机偏移数)帧的第一个采样点设置为采样点i₀，后续的采样点依次为{i₀，i₁，i₂，i₃，i₄，i₅，i₆……}。

(5)从采样点i₀开始，将每连续的k个采样点作为一个小组，其中k为步长，采用以下公式分别计算小组A＝{i₀，i₁，i₂……i_k-1}与B＝{i_k，i_k+1，i_k+2……i_2k-1}的音频能量E_A、E_B：