[发明专利]一种基于脉冲分布模型的AMR固定码本安全隐写方法

说明书

本发明公开了一种基于脉冲分布模型的AMR固定码本安全隐写方法，本发明分析cover音频中脉冲分布特性，结合AMR固定码本编码原理，在嵌入时对秘密信息进行预处理，将嵌入信息分为原始秘密信息和标记信息。根据使脉冲分布特性改变最小的原则设计相应的嵌入规则，使同一轨道上脉冲位置相同的概率不变，同时分布较为随机，从而使隐写后的音频在脉冲分布上与原始音频接近。本发明的优势在于隐蔽性好且抗隐写分析能力强。

技术领域

本发明属于多媒体信息内容安全技术领域，涉及一种面向AMR固定码本隐写方法，特别涉及一种基于脉冲分布模型的AMR固定码本安全隐写方法。

技术背景

目前，移动互联网技术的迅猛发展以及各种音频和语音会话业务在移动互联网中的普及和应用，各种压缩音频文件在互联网上被共享和分发，为信息隐藏提供了丰富的隐写空间。同时，传统的定速率语音编码格式已经不能同时满足语音质量和占用较少的网络带宽传输语音的要求。AMR(Adaptive Multi-Rate Codec，自适应多速率编码)是由3GPP组织指定的语音压缩编码标准，目前AMR被广泛用于GSM，TDMA，UMTS和VOLTE，同时也广泛应用各种移动手机终端系统中，如iPhone，Samsung，Nokia等。此外，一些主流的移动终端即时通讯软件，如QQ，微信等也都支持AMR编码格式。

AMR被广泛采用的同时，也为隐秘通信提供了新的丰富的载体。目前，面向AMR压缩音频的隐写方案不断出现，这些方案通过在编码过程中修改编码器参数嵌入秘密信息。基于代数码激励线性预测原理，AMR压缩编码中有三个可行的嵌入域，这三个嵌入域分别为：固定码本、线性预测系数和基音周期。这三个嵌入域为AMR隐写提供了大量的冗余，现有的隐写算法正是利用这些冗余信息进行秘密信息嵌入。其中作为AMR固定码本的关键部分，脉冲位置参数编码所用的比特数在每帧中所占的比例高于30％，是AMR压缩域中隐蔽空间最大的嵌入域。

根据AMR固定码本的搜索原理，AMR固定码本存在很大的隐写空间，现有的基于AMR固定码本的隐写算法存在两方面的问题，首先，它们在隐写时没有考虑嵌入修改所引入统计特征的异常。现有的隐写分析算法正是利用这些异常信息进行分析，达到较好的检测性能。其次，它们在隐写时不考虑AMR编码的基本原则，因此隐写引起语音质量的大幅度下降，在低码率的情况下，语音质量下降更明显。

AMR编码是基于ACELP的混合语音压缩编码技术，为了提高合成语音质量，根据声源的声道特性和用于传输信号的信道质量AMR编码器自适应的选择编码模式。基于合成语音与原始语音的加权均方误差最小的原则，AMR在对原始语音进行编码时，分别从自适应码本和固定码本中搜索用于替换残差信号的最佳码本矢量，对这些码本矢量进行量化编码后发送到解码端，解码端根据接收到的参数能够恢复出与原始语音接近的合成语音。图1是AMR编码原理示意图。AMR编码过程主要包括四部分，预处理、LP(Linear Predictive，LP)线性预测、固定码本搜索和自适应码本搜索(又称基音周期搜索)。编码时以一帧为单位进行编码，输入的是8kHz采样率，16比特量化的非压缩线性PCM语音流，AMR编码格式中，每帧语音时长20ms，包含160个采样点，每帧中以5ms为单位，分为4个子帧。

发明内容：

本发明针对现有AMR固定码本域隐写算法不安全的问题，提供了一种基于脉冲分布模型的AMR固定码本安全隐写方法。

本发明所采用的技术方案是：一种基于脉冲分布模型的AMR固定码本安全隐写方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：确定嵌入规则；

其中：t,0≤t≤4表示轨道编号，i_t和i_t+5表示轨道t中的两个非零脉冲位置，表示对x向下取整，表示按位异或操作，m_t表示要嵌入轨道t中的3比特秘密信息；