[发明专利]基于分层的低比特率语音流大容量隐写方法和系统

说明书

本发明提供一种基于分层的低比特率语音流大容量隐写方法、系统、存储介质和电子设备，涉及数字隐写技术领域。本发明按照iLBC编码比特流结构中敏感比特位的分级信息，将当前帧的隐写位置分为第一层、第二层和第三层，并将所述当前帧对应需要嵌入的秘密信息依次分层嵌入，获取满嵌层和未满嵌层，并为所述未满嵌层对应需要嵌入的秘密信息随机选择嵌入位置；提出的隐写位置分层方法，在iLBC编码比特流结构中按照嵌入容量和层次的优先级依次进行隐写，以尽可能的降低失真；对于不能嵌满的层，随机确定嵌入位置，以提升隐写的随机性和安全性。

技术领域

本发明涉及数字隐写技术领域，具体涉及一种基于分层的低比特 率语音流大容量隐写方法、系统、存储介质和电子设备。

背景技术

音频隐写是利用人的听觉冗余和音频载体的统计冗余，在不损坏 音频质量的前提下，将秘密信息嵌入到音频载体中。其中，基于语音增 强、丢包补偿等技术的互联网低比特率编解码器 (Internet low bit rate codec,iLBC)在丢包率较高的网络环境下仍具有很好的语音质量，使得面向iLBC语音流的隐写成为近年来信息隐藏 领域的一个研究热点。

iLBC编码比特流结构包括：在iLBC编码过程中，首先进行线性预 测系数(linearpredictive coefficient,LPC)分析，得到的LPC系数对 每一语音的子帧计算残差值，除开始状态之外的其余5个子帧采用基 于动态码本搜索的矢量量化方法进行编码。矢量量化的每个阶段，在众 多的码本中搜索与感知加权矢量最匹配的矢量后再计算相应的增益值 并对其量化。

已有研究大多集中于iLBC中的线性频谱频率系数矢量量化过程、 动态码本搜索过程或增益量化过程，虽然具有较好的不可感知性，但通 常是以牺牲隐写容量为代价，而且难以抵抗基于深度学习的隐写分析 技术的检测。鉴于此，如何在隐写容量、不可感知性和抗检测性之间达 到一个理想的均衡，是iLBC音频隐写面临的一个难点问题。

发明内容

(一)解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供了一种基于分层的低比特率语 音流大容量隐写方法、系统、存储介质和电子设备，解决了现有iLBC音 频隐写术无法在隐写容量、不可感知性和抗检测性之间达到理想均衡 的技术问题。

(二)技术方案

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：

一种基于分层的低比特率语音流大容量隐写方法，包括：

S1、获取iLBC语音流和秘密信息；

S2、计算每帧iLBC语音流平均需要嵌入的秘密信息的比特数，并 与提前设定的比特阈值30比较大小；当计算所得的比特数小于等于30， 则转入S3；

S3、按照iLBC编码比特流结构中敏感比特位的分级信息，将当前 帧的隐写位置分为第一层、第二层和第三层，并将所述当前帧对应需要 嵌入的秘密信息依次分层嵌入，获取满嵌层和未满嵌层，并为所述未满 嵌层对应需要嵌入的秘密信息随机选择嵌入位置；

S4、将当前帧数加一，重复S3，直到所有帧嵌入完成，完成所述 秘密信息的嵌入过程。

优选的，所述S3具体包括：

按照iLBC编码比特流结构中敏感比特位的分级信息，将增益量化 阶段的第一、第二和第三阶段作为第一层次；将码本搜索阶段的第二和 第三阶段作为第二层次；将码本搜索阶段的第一阶段作为第三层次；

定义每帧嵌入比特数为n，若如果0＜n＜15，第一层不能嵌满， 则在第一层随机嵌入；如果15≤n＜25，首先把第一层嵌满，再在第 二层随机嵌入(n-15)bits；如果25≤n＜30，在第一、二层全部嵌入， 在第三层随机嵌入(n-25)bits；如果n＝30，则三层刚好全部嵌满。