[发明专利]一种基于对数量化索引调制的盲音频水印实现方法

摘要

一种基于对数量化索引调制的盲音频水印实现方法属于音频水印技术领域，其特征在于，充分利用向量范数的鲁棒性和基于mu-law压扩的对数量化索引调制的不可感知性，并采用混沌序列加密水印图像来提高水印的安全性和鲁棒性，通过mu-law压扩把分段的小波近似分量的向量范数转换到变换域，然后嵌入加密的二进制水印图像，经过水印攻击后，提取出二进制水印图像。本发明提出的音频水印算法，不仅具有容量高、音质好的特点，还具有不可感知性好、鲁棒性好、复杂度低的优点，在各种水印攻击的情况下，仍能利用本方法正确的提取出水印，并且此方法能有效的抵抗幅度攻击。

主权项

1.一种基于对数量化索引调制的盲音频水印实现方法，本发明的特征在于，所述方法依次含有以下步骤：步骤(1)在发射端，音频水印的嵌入过程，步骤依次如下；步骤(1.1)对设定的原始音频信号X＝{x_i，1≤i≤L}进行2级离散小波变换DWT，采用的小波基是Db4，其中L为原始音频采样点的个数，然后得近似分量B＝{b_i，1≤i≤L/4}，把近似分量分成M×M个相互不重叠的帧S_i，1≤i≤M×M，M是正整数，每帧S_i的长度是这样每帧隐藏1比特二进制水印信息，其中二进制水印图像的大小是M×M；步骤(1.2)根据公式：σ_i＝||S_i||，Si=σiuiT,]]>uiT=Si/σi,]]>是个1×p维向量，算出每帧S_i的向量范数σ_i，1≤i≤M×M，并让σ_max＝max(σ_i)，1≤i≤M×M；步骤(1.3)对每帧的向量范数σ_i做mu-law压扩，具体计算如下：c_i＝σ_i/σ_max，λ_i＝ln(1+μc_i)/ln(1+μ)，d＝λ_imodΔ，Δ是预先设定的量化步长，0≤Δ≤1，μ是mu-law压扩的参数，0≤μ≤255；步骤(1.4)利用二进制水印图像W＝{w_ij，1≤i≤M，1≤j≤M}和混沌序列得到扰乱的水印图像W＝{w_ij，1≤i≤M，1≤j≤M}：是异或操作，W＝{w_ij，1≤i≤M，1≤j≤M}将被嵌入到原始音频信号X中，i、j分别代表图像矩阵的第i行，第j列，若w(i，j)＝1，则按如下规则修改λ_i：λi′=λi-(λimodΔ),if(d<Δ/2)λi+Δ-(λimodΔ),if(d>Δ/2)]]>若w(i，j)＝0，则按如下规则修改λ_i：λ′_i＝λ_i+Δ/2-(λ_imodΔ)；步骤(1.5)利用公式：σi′=((1+μ)λi′-1)*σmax/μ,]]>是个1×p维向量，定义如上所述，计算修改过的向量范数σ′_i和帧S′_i，1≤i≤M×M，并利用帧S′_i重构近似分量B′＝{b′_i，1≤i≤L/4}；步骤(1.6)对近似分量B′＝{b′_i，1≤i≤L/4}进行2级的离散小波反变换IDWT，得到含水印的音频信号X′；步骤(2)在接收端，音频水印的提取过程，步骤依次如下；步骤(2.1)对含水印的音频信号X′＝{x_i，1≤i≤L}进行2级的离散小波变换DWT，采用的小波基是Db4，其中L定义如上所述，然后得近似分量B′＝{b′_i，1≤i≤L/4}，把近似分量分成M×M个相互不重叠的帧S′_i，1≤i≤M×M，每帧S′_i的长度是步骤(2.2)根据公式：σ′_i＝||S′_i||，算出每帧S′_i的向量范数σ′_i，1≤i≤M×M；步骤(2.3)对每帧的向量范数σ′_i做mu-law压扩，具体计算如下：c′_i＝σ′_i/σ_max，λ′_i＝ln(1+μc′_i)/ln(1+μ)，d＝λ′_imodΔ，Δ是预先设定的量化步长，定义如上所述，μ是mu-law压扩的参数，定义如上所述；步骤(2.4)根据：w(i,j)=0,if(d>Δ/4andd<3*Δ/4)1,if(others)]]>W=W⊕E,]]>得到原始水印图像W＝{w_ij，1≤i≤M，1≤j≤M}。