[发明专利]基于能量选择的离散余弦变换域的音频数字水印方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种水印嵌入和提取的方法，特别涉及一种基于能量选择的离散余弦变换域的音频数字水印方法，属于信息安全技术领域。

背景技术

数字水印是信息隐藏(Information Hiding)技术研究领域中的一个重要分支，它在多媒体信息的版权保护中起着重要的作用。

数字音频水印是通过将水印嵌入到音频信号中来显示音频信号的真实性和所有权的一种技术，它包括水印的嵌入和提取两个部分。

音频水印应该满足以下要求：(1)隐蔽性：在音频信号加入水印后，所加的数字水印不能影响原音频信号的质量；(2)鲁棒性：嵌入的水印数据不能被未经授权的使用者通过常用的信号处理操作和攻击来移除或消除；(3)安全性：安全性意味着水印只能由被授权的人检测到。(Pranab Kumar Dhar, Isao Echizen. Robust FFT Based Watermarking Scheme for Copyright Protection of Digital Audio Data. 2011 Seventh International Conference on Intelligent Information Hiding and Multimedia Signal Processing,2011:181-184.)

近年来，已经有很多水印算法被提出用来产生强健和隐蔽的音频水印。一些方法在音频信号的时域内嵌入水印。另外的水印技术采用了变换的方法来嵌入水印，例如：离散傅立叶变换(DFT),离散余弦变换(DCT)或者离散小波变化(DWT)。(1、P Bassia, I Pitas, N Nikolaidis. Robust Audio Watermarking in the Time domain. IEEE Transaction on Multimedia,June.2011:vol.3,no.2,pp.232-241.2、L Xie, J Zhang, H He. Robust Audio Watermarking Scheme Based on Nonuniform Discrete Fourier Transform. in Proceedings of IEEE International Conference on Engineering of Intelligent System,2006:1-5.3、G Zeng, Z Qiu. Audio Watermarking in DCT: Embedding Strategy and Algorithm. in Proceedings of 9th International Conference on Signal Processing (ICSP'09),2008: 2193-2196.4、M Pooyan, A Delforouzi. Adaptive and Robust Audio watermarking in Wavelet Domain. in Proceedings of International Conference on International Information Hiding and Multimedia Signal Processing (IIH-MSP 2007),2007:vol. 2,pp.287-290.)而离散余弦变换水印算法因为其计算量较小的特性，使得学者对于该领域的研究较多。

离散余弦变换(DCT)的解析形式如下：

                                                                                         (1)

                                          (2)

式中，F为DCT域系数序列，f为时域序列，。

                                                      (3)

不管通过什么方法在DCT系数上实现水印的嵌入，其最终影响都可以认为是在DCT系数上叠加上一个噪声信号。所以嵌入水印后的第i个DCT系数可以表示为：

                                                        (4)

对应的嵌入水印后的时域序列可以表示为：