[发明专利]一种基于分数阶混沌系统的自同步音频水印方法

权利要求书

1.一种基于分数阶混沌系统的自同步音频水印方法，其特征在于按照以下步骤进行：

一、水印信息生成；

1、根据分数阶混沌系统动力学方程：

dq1x1/dtq1=(25α+10)(x2-x1)dq2x2/dtq2=(28-35α)x1-x1x3+(29α-1)x2dq3x3/dtq3=x1x2-(8+α)x3/3;---(1)]]>

其中，参数α∈[0,1]；q_i(i＝1,2,3)为分数阶混沌系统系数；将α保存为用户密钥k1；

2、构造分数阶混沌系统的响应系统：

dq1y1/dtq1=f(y1,y2,y3)-αy1+u1dq2y2/dtq2=y1·g(y1,y2,y3)+y3·φ(y1,y2,y3)-βy2+u2dq3y3/dtq3=y1·h(y1,y2,y3)+y2·φ(y1,y2,y3)-γy3;---(2)]]>

3、计算出误差系统：

由式(2)和式(1)，计算得到误差：

e1=y1-x1e2=y2-x2e3=y3-x3;---(3)]]>

4、选取控制器：

u1=-(25α+10)e2u2=-29αe2;---(4)]]>

则响应系统(2)和驱动系统(1)同步；

5、将系统响应作为反馈输入分数阶混沌系统，可确保反馈控制增益系数收敛于恒定的值；

6、设置用户密钥k2(可选K2为20)作为水印信息选取位置，从自同步的分数阶混沌系统选取L个系数(可选L＝1024)并量化为二进制序列；

b=1ifb≥b‾0else;]]>

其中，b为量化后的二进制序列，为L个系数的均值；

7、该二进制序列与用户信息异或运算后作为水印信息；表示异或运算；

w′=b⊕w;]]>

其中，w为标示用户信息的唯一二进制序列，长度与b相同；

二、音频水印信息嵌入

8、数字音频信号自适应分帧，确定分帧音频质心坐标；

以512为长度，进行数字音频信号分帧，每帧音频质心坐标如下：

Xm=ΣmixiΣmi;]]>

其中，x_i为坐标值，m_i为音频信号取值；

9、以分帧音频质心为中心，根据用户密钥k3选取n个系数，自适应嵌入1比特水印信息；

若w_i＝0，则Q(f')＝rΔ≤f≤r(Δ+1)r＝0,±2,±4；

若w_i＝1，则Q(f')＝rΔ≤f≤r(Δ+1)r＝1,±3,±5；

其中，w_i为第i个加密水印序列，f为量化嵌入前的原始音频系数，f′为嵌入水印信息后的含水印音频系数，Δ为量化步长；

三、音频水印信息提取

10、数字音频信号自适应分帧，确定分帧音频质心坐标；

以512为长度，进行数字音频信号分帧，每帧音频质心坐标如下：

Xm=ΣmixiΣmi;]]>

其中，x_i为坐标值，m_i为音频信号取值；

11、以分帧音频质心为中心，根据用户密钥k2选取n个系数，每个系数提取1比特水印信息，根据如下则提取水印信息；

若rΔ≤f'≤r(Δ+1)r＝0,±2,±4，则w′_i＝0；

若rΔ≤f'≤r(Δ+1)r＝1,±3,±5，则w′_i＝1；

上式中，f'为含水印音频系数，w_i'为从含水印音频系数f'中提取的二进制比特；

12、与水印生成过程相同，产生序列b；

13、将提取水印序列与原始二进制序列异或运算，得到用户信息：