[发明专利]一种音频信号的可逆水印实现方法

权利要求书

1.一种音频信号的可逆水印实现方法，其特征在于，包括：

利用第一预测模型对左声道信号点的值进行预测，从而获得残差；

利用残差来区分右声道信号的不同平滑区域，并利用优化算法选出最优的右声道信号滑度区域组合；

利用第二预测模块对最佳的右声道信号滑度区域组合内各个点的值进行预测，并获得残差，再利用扩差法进行水印信息的嵌入与提取恢复；

其中，利用扩差法进行水印信息的嵌入与提取恢复的步骤包括：

水印信息的嵌入时，首先计算残差：x为信号点的值，上标R表示信号点属于右声道，N为需要预测的右声道信号点数目，为的预测值；

然后，根据下式进行水印信息的嵌入：

上式中，b表示水印信息，t是决定嵌入容量的门限值；

得到载密信号，表示为：

进行提取恢复时，首先通过下式得到水印信息：

然后，通过下式恢复原始的残差：

最终通过下式恢复原始的载体信号：

2.根据权利要求1所述的一种音频信号的可逆水印实现方法，其特征在于，所述利用第一预测模型对左声道信号点的值进行预测，从而获得预测残差的步骤包括：

左声道的第i个信号点的值与其上下文存在局部相关性，利用局部相邻信号点的值进行预测，公式如下：

上式中，为的预测值；x为信号点的值，其下标为信号点的序号，上标L表示信号点属于左声道，L'为左声道信号点的数量；v_p表示预测系数；

将预测值与相减获得残差：

3.根据权利要求2所述的一种音频信号的可逆水印实现方法，其特征在于，使用最小二乘回归的方法来获得向量形式的最优的预测系数v_p：

X_p*v_p＝y_p；

其中，当p＝-3,-2,-1,1,2,3时，X_p是一个3×6矩阵，表示为：

上式中，带有波浪符号的x表示预测值；

v_p＝[v_-1 v_-2 v_-3 v₁ v₂ v₃]^T；

则最优预测系数为：

其中，上标T表示矩阵的转置，y_p表示一个向量；w表示正则项，为其寻找了一个经验值：

4.根据权利要求1所述的一种音频信号的可逆水印实现方法，其特征在于，利用残差来区分右声道信号的不同平滑区域，并利用优化算法选出最佳的右声道信号滑度区域组合的步骤包括：

根据残差的大小将右声道信号分为不同的平滑区域：

上式中，l表示平滑区域，其下标j为平滑区域的序号；x为信号点的值，其下标为信号点的序号；上标R表示信号点或者平滑区域属于右声道；tr表示设定的平滑区域总数；

在不同的平滑度区域内对其进行试嵌入，得到每个平滑度区域的嵌入容量以及对应的嵌入失真，根据指定的嵌入容量C，通过下式计算最优的平滑区域组合，使得满足嵌入容量C的前提下最小化嵌入失真：

上式中，c_j、d_j对应的表示第j为平滑区域的嵌入容量、嵌入失真；

最优解为：

5.根据权利要求1或4所述的一种音频信号的可逆水印实现方法，其特征在于，利用第二预测模块对最佳的右声道信号滑度区域组合内各个点的值进行预测的步骤包括：

假设需要预测的右声道信号点为N个，按照信号点的位置分为奇数集和与偶数集合，对这两个集合内的右声道信号点分别进行预测；

第一轮对偶数集合进行预测，公式如下：

上式中，x为信号点的值，其下标为信号点的序号，上标R表示信号点属于右声道；表示向量形式的偶数集合预测系数；

第二轮对奇数集合进行预测，公式如下：

上式中，及均表示嵌入水印后的信号点的值；表示向量形式的奇数集和预测系数。