[发明专利]一种基于多回声核的音频水印方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种多媒体信息隐藏方法，尤其涉及一种基于多回声核的音频水印方法，可用作音频信息标签标，或用于信息隐藏，属于音频信号处理领域和信息安全领域。

背景技术

音频多媒体的版权保护和内容检索一直以来都是受关注的问题，数字水印技术为这个问题提供了解决的途径，将标签作为水印嵌入音频多媒体，标签可标记音频的来源、版权、内容摘要或其他属性，同时，水印标签的嵌入应追求在不降低音频质量的前提下提高鲁棒性和水印容量，并可快速、便捷、稳健地实现水印的嵌入和提取检测。

举例来说，当采用FM音频广播作为载体，承载与广播内容有关的附属信息(如版权、来源、检索标签等)，这些信息是作为水印嵌入在音频中的，并且水印的嵌入不能破坏广播本身的音频质量，传输时是与音频信息一同传输的。音频水印技术就是在不影响音频本身质量的前提下，将隐藏信息嵌入到宿主信号中，并且能通过相应的解码算法提取出水印的一种技术。起初，它的功能只要限制在版权保护、保密通信、篡改检测等方面，现在，随着技术的发展，数字音频水印主要算法可以分为以下四类：相位编码、扩频调制、拼接方法、回声隐藏。回声隐藏技术基于人耳的掩蔽效应，人为的给音频添加回声信号，在人们感知不到回声的前提下将信息嵌入到语音信号中，在保证语音质量方面，具有天然的优势。此外，它还有低复杂度、没有噪声叠加、忙检测、同步性能好性能好等优点，所以应用范围比较广泛。目前，存在一些相关发明，它们论述了通过基于回声隐藏的音频水印应用于类似于FM广播的媒体节目中。

例如，Bender的标题为“Method and Apparatus for Echo Data Hiding in Audio Signals”的美国专利No.5,893,067将一个或多个回声嵌入到宿主音频信号中。Yoiti Suzuki的标题为“Digital Watermark System”的美国专利US 2003/0172277 A1公开了一种通过在时间轴上扩展回声信号来将生成的回声信号插入到原始音频信号中的数字水印嵌入方法。陈宁的标题为“基于回声隐藏的多重水印嵌入和提取算法”提出了将多重水印信号嵌入到同一宿主信号中。

但是Bender的回声隐藏方法容量很低并且解码过程不安全。Yoiti的方法结合了回声隐藏和扩展频谱，以提高容量和安全性。但是，考虑到媒体交互场景中的下采样攻击，所允许的嵌入回声阵列的长度是有限的，从而它不能提供长度足以保证良好的统计属性的PN序列。另一方面，这种方法对于回声抖动攻击来说是脆弱的。陈宁改进了回声隐藏的嵌入算法，但是没有对所选参数进行合理的理论验证，一旦水印的数量多大，系统性能会变得很差，它也没有考虑到FM调制解调对系统的影响。尤其是FM广播中经常出现的随意剪辑等行为，要求系统有很好的抗失同步攻击能力。

因此，现有技术未能提供一种通过基于音频水印获得媒体节目相关信息的有效方法。

对于应用于FM广播的音频水印系统，要满足以下条件：

(1)能将FM广播的相关内容作为水印嵌入到原始广播中，并且不会影响广播本身的语音质量。

(2)通过简单的方法、步骤就能获得广播内隐藏的相关信息，对同步没有要求。

(3)能抵抗压缩、重采样、重量化、滤波器、环境噪声、同步攻击等恶意的攻击。

(4)经过FM调制、解调之后不破坏水印信息，能正常的解码出来我们需要的信息。

(5)由于FM广播内容丰富，要求该系统容量高。

发明内容

本发明的目的是克服以上系统的不足以及满足系统要求的以上条件，提供一种基于多回声核的音频水印方法，可以快速、便捷、稳健获得音频内容中嵌入的水印标签，并且不影响广播本身质量，能抵抗多种恶意的攻击。

本发明所述一种基于多回声核的音频水印方法，包括如下步骤：

水印的嵌入过程：

步骤一：将待嵌入的信息编码为二进制水印序列{a₀a₁a₂…a_(J*U)-1}，其中a_n是0或1，0≤n≤(J*U)-1；所述的二进制水印序列长度为M＝U*J比特，其中J、U均为大于等于1的正整数；J为预设的回声的路数，U为每路回声嵌入的二进制序列比特数；

例如，若待嵌入的是每个音频的ID号，那么首先给每一个音频多媒体资料分配唯一的ID号(一一对应关系)，将此ID号转换为二进制水印序列(例如通过映射表或直接转换为二进制)；