[发明专利]一种基于奇异值分解的音频水印嵌入提取方法

说明书

本发明涉及一种基于奇异值分解的音频水印嵌入提取方法，属于数字水印技术领域。本发明首先利用Arnold置乱和Logistic序列对水印进行加密，并将Arnold变换次数K和混沌序列参数μ和随机初始值x₀作为密钥key，用于解密。然后对载体信号进行分帧，分帧之后进行三级小波变换，将三级低频系数平均分成三段，分别进行奇异值分解，利用嵌入规则，将水印水印嵌入。提取时，将待提取信号进行无帧移分帧，三级离散小波变换后，将三级低频系数分为三段，提取每一段的水印信息，最后根据‘少数服从多数’原则，得到处理后水印信息，然后利用key进行解密得到最终的水印信息。本发明对嵌入水印的音频做仿真攻击，并对水印进行提取，提高了水印的鲁棒能力。

技术领域

本发明涉及一种基于奇异值分解的音频水印嵌入提取方法，属于数字水印技术领域。

背景技术

随着互联网技术的快速发展，网络已经成为人们获取信息的重要来源之一。人们只需要动动手指就可以在网络上获取到自己想要的一切信息。同时，大量诸如非法复制，伪造，盗版等侵犯网络信息安全的问题也随之而来，给我们的生活带来了挑战。

数字水印技术为解决这个问题带来了曙光。数字水印概念源于很早就出现的防伪纸张水印。数字水印正是借用了传统的纸张水印的概念，将其在数字媒体中的推广应用。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种基于奇异值分解的音频水印嵌入提取方法，用以解决上述问题。

本发明的技术方案是：一种基于奇异值分解的音频水印嵌入提取方法，对要嵌入的二值图像利用Arnold置乱和Logistic序列对水印进行加密，并将Arnold变换次数K和混沌序列参数μ和随机初始值x₀作为密钥key，用于解密。对载体信号分帧，然后进行三级小波变换，将三级低频系数平均分成三端，分别进行奇异值分解，利用嵌入规则，将水印水印嵌入。提取时，将待提取信号进行无帧移分帧，三级离散小波变换后，将三级低频系数分为三段，提取每一段的水印信息，最后根据‘少数服从多数’原则，得到处理后水印信息，然后与key进行解密得到最终的水印信息。

具体步骤为：

Step1：水印预处理过程；

Step1.1：将水印图像进行Arnold置换，得到置乱后的图像。图像的大小为(m*m)。

Step1.2：将置乱后的二值水印图像(m*m)第二列的数据放置于第一列后面，以此类推，将后面行的数据放置于前一列，将二维数组转换为一维数组w1，长度为(m*m)。

Step1.3：利用Logistic序列生成和水印序列长度相等的二值序列。然后和降维后的水印序列异或得到加密后的水印图像。

Step2：水印嵌入过程；

Step2.1：对原始音频进行无帧移分帧，帧长为256。帧数要大于嵌入水印信息的长度。如果音频长度不能被256整除，则舍弃最后不足256的点数。

Step2.2：对分帧后的信号进行三级离散小波变换，选取三级低频系数ca3作为水印嵌入帧。

Step2.3：将ca3平均分为三段r1，r2，r3，如果不能被三整除，则舍弃余数。

Step2.4：分别对r1，r2，r3进行SVD分解，得到酉矩阵S1，S2，S3，对角矩阵V1，V2，V3和酉矩阵D1，D2，D3。

Step2.5：对V1(1)，V2(1)，V3(1)根据下式进行嵌入。

式中，V1(1)，V2(1)，V3(1)为V1，V2，V3的奇异值，V1’(1)，V2’(2)，V3’(1)为嵌入后的奇异值，a0为嵌入强度，w(i)为第i个水印信息。