[发明专利]一种基于音频断点的时域数字音频水印方法有效
| 申请号： | 201510234788.7 | 申请日： | 2015-05-11 |
| 公开（公告）号： | CN104810022B | 公开（公告）日： | 2018-06-15 |
| 发明（设计）人： | 王双维;卢宇;郑彩侠;曹晓林;刘天星 | 申请（专利权）人： | 东北师范大学 |
| 主分类号： | G10L19/018 | 分类号： | G10L19/018 |
| 代理公司： | 长春市东师专利事务所 22202 | 代理人： | 刘延军;李荣武 |
| 地址： | 130024 吉*** | 国省代码： | 吉林;22 |
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| 摘要： | 本发明提供一种时域下基于音频断点嵌入和提取数字音频水印的方法，依据水印信息的数值和原始音频的能量值直接在原始音频的基础上改变其能量值的大小。只在原始信号的基础之上稍作改动，在不影响原始音频听觉质量的前提条件下，保证水印具有较好的鲁棒性，抗裁剪性和很少的信息增加量。在水印的提取环节，提取算法能够自行筛选出嵌入水印的位置，排除一些在数值逻辑上看似是水印的信息，并具有保存原始水印信息的能力。本发明对水印信息进行了加密处理。所用的水印提取方案只需要一些原始音频的分段信息和水印信号的重构参数，不需要原始音频和原始水印的参与，是一种盲水印算法，可用于音频信号处理和音频制品保护等方面。 1 | ||
| 搜索关键词： | 原始音频 水印 数字音频水印 水印信息 断点 时域 音频信号处理 原始水印信息 盲水印算法 信息增加量 分段信息 加密处理 前提条件 嵌入水印 水印提取 水印信号 提取算法 原始水印 原始信号 制品保护 鲁棒性 可用 重构 裁剪 听觉 嵌入 筛选 保存 环节 保证 | ||
【主权项】：
1.一种基于音频断点的时域数字音频水印方法，其特征是具体步骤如下：
一、水印的嵌入过程：
(1)水印图像的重新分行：设计一幅h×w的二维点阵水印图像，h和w的值均取64，并进行加密处理，然后，将处理后的水印图像以行为单位平均分成p份，重新分行后的水印每一行就拥有原图像的h/p行的信息，每行像素点数为p_l，p_l=h×w/p；
(2) 音频信号的分段和水印嵌入位置的选取：将音频信号平均t份，每份记为S1，S2，···，St，再将每份音频片段Si，i=1,2,···，t，平均分成p份，每份记为Ri1，Ri2，···，Rip，
然后从每一小份音频Rij，i=1,2,···，t；j=1,2,···,p，中提取出长度为2×p＿l的前小段音频信号，记为gij，i=1,2,···，t；j=1,2,···,p；
(3) 水印信息的嵌入及嵌入规则：将每小份音频信号gij平均分成两份h1和h2，长度都为p_l，根据水印信息即二值点阵图像改变这两份信号的能量值，具体规则如下：
I.如果水印信号的一个比特位的值是‘0’，那就保证h1中次序相同的一个比特位的音频信息的能量值稍大于h2中相同次序的一个比特位音频信息，如果不是，将h1中该比特位的音频信息乘以一个放大因子，直到满足条件为止；
II.如果水印信号的一个比特位的值是‘1’，那就保证h2中次序相同的一个比特位的音频信息的能量值稍大于h1中相同次序的一个比特位音频信息，如果不是，将h2中该比特位的音频信息乘以一个放大因子，直到满足条件为止；
III.如果音频信号中某一比特位的能量数值为零，无论怎样乘以放大因子都不能满足条件，此时将其能量值的大小规定为每份音频Rij平均能量值的大小，符号依据每小份音频gij平均值的符号；
(4)水印信息标准化编排：构造一个p×（2×p＿l+3×z）×t的三维数组Y，其中，z为音频断点的长度，可取10～20点，将每小份音频信号gij中h1的前面和h2的后面均增添z个零信号，中间再以z个零信号将这两段音频信号拼接成一段逐一存入数组Y中；
(5)含水印的音频信号的重构：将数组Y中的信息和原始音频中未被使用的剩余音频信息按照原音频的时间顺序重新编排在一起拼凑出一段完整的音频；
二、水印的提取过程：
(1) 含水印音频信号的分段并选择出需要检测的片段：将输入的音频信号平均分成t份，记为segi，i=1,2,···，t，提取出每份片段segi从头向后一串长度为3×z+2×p_l的数据串，并且将数据串前后长度为f的小段信息同时选择下来，将每一个选出片段的起止序号作为检测范围存入一个（t×p）×2的二维数组subscript中；
(2) 检索出所有可能存在水印的位置：依据数组subscript中的起止序号，对每小段音频从头至尾进行检测，每一次检测以一串长度为3×z+2×p_l的数据串为单位，凭借嵌入的水印信号前中后这三处位置都有音频断点这一特征，找到所有可能存在水印的位置，并记下这些位置的首地址存入带有分段号的数组position中，具体满足条件如下：
I. 数据串的前中后都有s，10≤s≤z个连续比特位的能量值均小于一定数值scale，根据整个音频的能量或其中某些段的能量来动态取值，或取0.01；
II.该数据串从第z+1个数据往后的p_l个数据的能量平均值和从倒数第z+1个数据往前的p_l个数据的能量平均值都比其中间z个数据的能量平均值大k倍，k值一般根据音乐的情况而定，或5~12；
(3) 从所有可能位置中筛选出最合理的：对所有可能位置前后作差，找到最合理的水印嵌入间隔并反推出所有水印的嵌入位置，具体做法如下：
I.将每个数组position中前后的首地址信息作差，统计这些差值，记录下差值大小在audio_l /（t×p）附近的前后首地址和这些差值的大小，其中audio_l为整首音频的长度；
II.根据统计出的首地址差值的个数选取最终的水印嵌入位置的距离间隔final_inte‑rval，即找出出现次数最多的差值，若有多个，则按其平均值来确定距离间隔；
III.从每份音频segi中找出的可能首地址中再次筛选出最有可能嵌入水印的位置，每份中只需找到一个，并将其置入一个r×p二维数组new_position的相应位置，1≤r ≤t，且r的值根据筛选过程适当确定，然后根据这个数组里的信息和已确定的水印间final_inte‑rval推算出数组中所有其他位置的首地址信息；
(4)水印图像的重构：根据new_position中的首地址提取并重新编排出r幅水印图像，具体的提取规则步骤一中的(3)，然后将这r幅图像进行叠加，将这些图像转化成一幅图像；
(5) 水印图像的恢复： 根据事先存储的加密参数对提取出的水印图像做加密的反变换，从而恢复出目标水印图像；
三、利用BP网络的图像修复技术对有损压缩水印图像进行复原。
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- 王昱洁;蒋薇薇;翟琰 - 合肥工业大学
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- 本发明公开了一种基于MDCT量化系数的小值区的AAC音频隐写和提取方法，其特征是按如下步骤进行：1根据AAC音频码本建立包含有index对和码长的映射表；2根据映射表，建立隐写规则；3利用映射表和隐写规则实现秘密信息的嵌入和提取。本发明能够降低隐写和提取过程的计算复杂度，提高隐写的不可感知性和抗隐写分析性，从而能够在AAC音频中安全、高效的隐藏信息以及快速的提取信息。 1
- 一种音频水印的传输与信息交互的系统及方法-201611020369.4
- 李晓东 - 中国科学院声学研究所
- 2016-11-17 - 2018-05-25 - G10L19/018
- 本发明公开了一种音频水印传输与信息交互系统，所述系统包括：节目播放源(101)、编码器(102)、内容传输网络(103)、数字播放器(104)、智能移动设备(105)和交互服务器(106)，所述节目播放源(101)用于提供音视频节目；所述编码器(102)用于提取音视频节目的音频信号，将音频水印信息嵌入音频信号的低频段分量；所述数字播放器(104)用于提取音频水印信息并添加到音频信号的高频段分量；所述智能移动设备(105)用于接收数字播放器(104)发送的音频信号；并从音频信号的高频段分量中解析出音频水印信息，根据音频水印信息中的信息标识匹配得到对应交互指令；所述交互服务器(106)用于按照交互指令通与所述智能移动设备(105)之间实现信息交互。
- 一种用于保护汉语语音私密度的掩蔽信号的生成方法-201510094030.8
- 李晔;马晓凤;郝秋赟;樊燕红;姜竞赛;张鹏 - 山东省计算中心(国家超级计算济南中心)
- 2015-03-03 - 2018-05-01 - G10L19/018
- 本发明的用于保护汉语语音私密度的掩蔽信号的生成方包括a).统计语句概率表；b).统计句段概率表；c).统计词组概率表；d).统计汉字概率表；e).统计音节概率表；f).按照确定自然段的语句数、语句中的句段数、句段中的词组数、词组中的汉字数、汉字的音节生成文本信息；g).语音合成。本发明的掩蔽信号的生成方法，充分考虑了会议室声音掩蔽的需求及汉语语音的特点，摒弃了采用稳态噪声等掩蔽信号的传统方式，基于汉语语言中字、词、句的各项统计特性，利用人类发声语音库，生成一种无实际意义的、与正常说话语音极其相似的掩蔽信号。这种掩蔽信号相比传统的掩蔽噪声，大大减弱了听觉上的各种负面影响，提高了声音掩蔽效果。
- 数字音频信号处理方法-201610848381.8
- 李庆成;鹿毅忠;陶玮 - 李庆成;鹿毅忠
- 2016-09-23 - 2018-04-03 - G10L19/018
- 本发明提供了一种数字音频信号处理方法，具体基于MP3的帧结构，选择“0帧”作为嵌入音频帧；选择帧边信息的缩放因子尺度值为“0”、位于音频帧非短窗内预定频段的比例因子中预定嵌入位，将其设置为所要嵌入的数据值。本发明还提供了一种数字音频信号处理方法，前述“0帧”等结构读取其中比例因子预定嵌入位的数值。本发明能够对前述这类经过压缩、编码的音频文件或数据实现数据嵌入和读取的操作。
- 一种无线广播音频的数字水印嵌入及检出方法-201710977612.X
- 陈皓 - 广州珠江移动多媒体信息有限公司
- 2017-10-18 - 2018-03-13 - G10L19/018
- 本发明公开了无线广播音频的数字水印嵌入及检出方法，在嵌入时，通过左右声道的最大能量频点之间的相位差来调整第二音频窗口中的各音频帧，并将心跳水印数据嵌入到第二音频窗口中的各音频帧中。在检出时通过提取心跳水印数据来校验音频的合法性，实现对广播信号的内容监测。采用本发明实施例，有助于对无线广播节目播出的内容进行安全监管，降低误判率。
- 一种基于比特组合的低速率语音最低有效位隐写检测方法-201410743434.0
- 田晖;吴彦鹏;卢璥;黄永峰;陈永红;王田;蔡奕侨;刘进 - 华侨大学
- 2014-12-08 - 2018-03-09 - G10L19/018
- 本发明涉及一种基于比特组合的低速率语音最低有效位隐写检测方法，步骤如下采集语音样本，对语音样本进行语音质量客观评价，根据预计的规则排序，构建待检比特位队列；依次将待检比特位队列各结点的比特位置为长度为N的二进制数中的最低比特位，得到基于比特组合的待检参数集合；基于卡方统计，根据待检参数集合对待检比特位队列进行隐写检测。本发明通过比特位组合的方式解决了传统LSB检测算法难以应用于低速率语音隐写检测的问题。在检测过程中本发明通过预先对可隐藏位根据其隐写性能进行排序，可有效提高检测效率。此外，本发明中的比特位组合方法与语音的具体编码方式无关，适用于所有低速率语音LSB隐写的检测，具有良好的普适性。
- 用于移动计算装置的由音频信标激活的数字内容提取-201710725401.7
- 廖德毅 - 索拉麦斯有限公司
- 2017-08-22 - 2018-03-06 - G10L19/018
- 本发明提供一种用于使移动计算装置能够自动和实时提取数字内容的系统。在一个操作模式中，所述移动计算装置使用其麦克风捕获数据嵌入式音频媒体信号中所含有的大体上不可听的音频信标。所述数据嵌入式音频媒体信号通过将人类可听音频信号添加到所述音频信标而形成。在另一模式中，所述移动计算装置检测播放具有所述数据嵌入式音频媒体信号的音频文件期间所述音频信标的存在。在检测到所述音频信标后，所述移动计算装置经激活以将提取所述数字内容的请求发送到所述系统的后端服务器。所述音频信标含有用于寻址所述系统中的所述数字内容的数字密钥。所述请求通过所述密钥定制。所述后端服务器根据所述密钥从存储在其中的媒体内容选择所述数字内容，且将所述选定的数字内容返回到所述移动计算装置。
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