[发明专利]一种在音频信号中加入及提取水印的方法

说明书

本发明公开一种在音频信号中加入及提取水印的方法。通过将一维的音频信号转换成二维的音频图像，生成随机模板，基于光学衍射成像理论对音频图像、水印信息和随机模板进行衍射光学变换，然后进行加权叠加，实现了水印信息在音频图像中的信息隐藏。利用光学衍射成像具有的多维、大容量等优点，实现了大容量水印信息在音频信息中的隐藏，解决了现有方法水印信息嵌入量很小，信息隐藏受到很大限制的问题；利用光学衍射成像可撕毁性特点，实现了利用部分残缺音频图像提取完整水印信息的功能；通过提取水印信息，实现了音频信息来源可靠性的认证与证明；在提取水印时不需要原始载体图像，实现了水印信息的盲提取。

技术领域

本发明属于信息安全领域，具体涉及一种在音频信号中加入及提取水印的方法。

背景技术

随着数字化多媒体信息应用及现代设备的普及，语音(音频信号)获得已变得越来越容易，并逐渐被普通百姓所掌握。语音还有其重要的真实和难以仿造特性，因此语音的应用范围在逐步扩大，例如，录音资料已成为司法认证的重要手段，也逐渐成为司法判断的重要依据。2002年出台的《最高人民法院关于民事诉讼证据的若干规定》的第七十条规定：“一方当事人提出的下列证据，对方当事人提出异议但没有足以反驳的相反证据的，人民法院应当确认其证明力：……(三)有其他证据佐证并以合法手段取得的、无疑点的视听资料或者与视听资料核对无误的复制件；……”但该规定第六十八条同时也明确了“以侵害他人合法权益或者违反法律禁止性规定的方法取得的证据，不能作为认定案件事实的依据。”这个规定说明，录音资料可以作为有效证据使用。这就从法律方面确定了录音资料有效性。然而，如何佐证视听(录音)资料是以合法手段取得的、无疑点的视听资料呢？比如，无签字能力的人的口头遗嘱，其合法性不成问题，但如何保证其未来不被篡改，成为一份“无疑点的视听资料”，这就需要进行音频保护，确保其真实性与完整性。

信息隐藏与认证技术是目前版权保护的有效手段，可以有效遏制数字化多媒体的非法使用。但在音频的传输保密与认证方面还相对落后，音频保护集中于音频的传输保密，有序列密码算法、分组密码算法及混沌密码算法，这些算法都是基于密码学实现的，仅能在数据从发送到接收的过程中进行数据保密，因此在此基础上又出现了音频信息隐藏技术，它将机密信息秘密地隐藏于一般的音频信息中。这是一种借助于现有图像信息隐藏技术发展而来的，这些方法隐藏的信息往往较少，非常有限，但目前这些算法都没有考虑信源的认证与公证问题。

发明内容

为了解决现有技术中存在的上述问题，本发明提出一种在音频信号中加入及提取水印的方法，将一维音频信号转换为二维音频图像，基于光学衍射成像理论经光学变换将水印信息嵌入二维音频图像中，第三方通过提取音频信号和水印信息实现音频信号的安全传输与信源认证。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

本发明提供一种在音频信号中加入水印的方法，包括以下步骤：

从一维的音频信号中截取一段，将截取的音频信号转换成二维的音频图像S，并保存为图像格式；

生成随机模板R，并保存为图像格式；

分别计算将音频图像S、水印图像W和随机模板R置于透镜前z₁、z₂和z₃时，在透镜后表面的衍射光场分布S_t、W_t和R_t；

对S_t、W_t和R_t进行加权叠加，将水印信息嵌入音频图像中，得到嵌入水印信息的音频图像H_w，用公式表示为：

H_w＝w₁S_t+w₂W_t+w₃R_t