[发明专利]用于恢复嵌入在音频信号中的数据消息的方法和装置

说明书

本申请是申请日为2009年5月29日、申请号为200980119227.5、发明名称为“数据嵌入系统”的发明专利申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及用于将数据嵌入音频信号中的系统及其随后的恢复，其可用于水印、数据通信、听众测量等。本发明尤其涉及通过向音频信号添加回声来在音频信号中隐藏数据的系统，以及通过检测所添加的回声来恢复隐藏的数据的系统。

背景技术

US 5893067公开了为了与远程的接收机进行数据传输而将数据隐藏在音频信号中的技术。通过向音频信号添加人造回声并根据将被隐藏的数据改变回声的幅度和/或延迟来在音频信号中隐藏数据。

在US 5893067中描述的数据隐藏技术的问题在于，在大多数情况下，自然回声会掩盖人造回声，使得接收机难以识别人造回声并由此恢复隐藏的数据。

发明内容

本发明的目的在于提供一种可选的数据隐藏技术。本发明的一个实施方式通过使用相反极性的回声来表示每个数据值至少缓解了上述问题。

根据一个方面，本发明提供了一种将数据值嵌入音频信号的方法，该方法包括：生成所接收的音频信号的至少一部分的回声；以及通过将所接收的音频信号与所生成的回声进行组合来将数据值嵌入音频信号；其中，通过根据数据值改变与音频信号进行组合的回声的极性来将数据值嵌入音频中。发明人发现，使用极性调制以将数据嵌入音频信号可以使得在接收机中更加容易地恢复所嵌入的数据，尤其在存在例如由房间声学所引起的自然回声的情况下。极性调制可通过改变所生成的回声和/或改变回声与音频信号组合的方式来实现。

在一个实施方式中，生成步骤生成所接收的音频信号的至少一部分的第一回声以及所接收的音频信号的至少一部分的第二回声，第一和第二回声分别具有第一和第二极性，其中极性根据数据值而改变；其中，嵌入步骤通过将所接收的音频信号与所生成的第一和第二回声进行组合来将数据值嵌入音频信号中。

每个回声可通过重复所述音频信号的至少一部分来生成。第一回声可通过重复音频信号的第一部分来生成，第二回声可通过重复音频信号的第二部分来生成。可选地，第一和第二回声可通过重复音频信号的基本相同的第一部分来生成。音频信号作为样本流被接收，该回声或每个回声可通过使音频样本流通过延迟线来生成。

在一个实施方式中，可以生成第三和第四回声，第三回声具有与所述第二回声相同的极性，第四回声具有与所述第一回声相同的极性。在这种情况下，可通过重复音频信号的基本相同的第二部分来生成第三和第四回声，该第二部分不同于第一和第二回声重复的第一部分。音频信号的第二部分可以与第一部分相邻。生成步骤可通过在与音频信号组合之前反转应用于回声的增益因数的极性来生成第三和第四回声。

第一回声可以在相对于音频信号的第一部分的第一延迟处与音频信号进行组合；第二回声可以在相对于所述第一回声的第二延迟处与音频信号进行组合；第三回声可以在相对于音频信号的所述第二部分的第三延迟与所述音频信号进行组合；第四回声可以在相对于第三回声的第四延迟处与音频信号进行组合。第一延迟可以等于所述第三延迟，和/或第二延迟可以等于所述第四延迟。在一个实施方式中，回声的延迟和幅度与数据值无关。

优选地，第一和第三延迟在0.5ms与100ms之间，更优选地，在5ms与40ms之间；第二和第四延迟（分别相对于第一和第三回声）被延迟0.125ms至3ms，更优选地，在0.25ms与1ms之间，这些延迟与自然回声的延迟类似，因此不容易被用户注意到。在一个实施方式中，该回声或每个回声具有小于所述音频信号的幅度的幅度。优选地，该回声或每个回声渐强和渐弱，以减小听者对回声的注意。

音频信号的第一和第二部分应该足够长，以便接收机能够检测到回声的存在，但是不能太长而过度地减小可以通信的数据速率。发明人发现，具有20ms与500ms之间的持续时间的回声提供了合理的数据速率，同时在声学链路上发生传输时保持到最小的数据传输误差。如果在电链路上传输，则可以使用较短的回声。

可通过向/从音频信号添加和/或减去回声来将回声与音频信号进行组合。因此，可通过控制回声与音频信号组合的方式来控制每个回声的极性。

本发明的这个方面还提供了一种计算机可执行指令产品，包括用于使可编程计算机设备执行上述方法的计算机可执行指令。