[发明专利]交叉加性扩频音频水印嵌入方法、检测方法及系统

说明书

本发明公开了一种交叉加性扩频音频水印嵌入方法、检测方法及系统，嵌入方法包括：将时域音频信号分帧后变换为频域信号，将频域信号分为奇偶交叉帧，采用加性扩频水印嵌入法分别对奇数序号信号帧和偶数序号信号帧嵌入正水印比特和负水印比特，将嵌入水印的奇数序号信号帧和偶数序号信号帧组合成一帧信号。检测方法包括：将接收信号分为奇偶交叉帧，分别对奇数序号信号帧和偶数序号信号帧进行相关检测，得奇决策统计量和偶决策统计量，将奇决策统计量和偶决策统计量之差作为决策统计量，根据决策统计量提取水印。本发明可大大减小决策统计量方差，从而降低水印检测的错误率。

技术领域

本发明涉及数字音频水印技术领域，尤其涉及一种交叉加性扩频音频水印嵌入方法、检测方法及系统。

背景技术

数字音频水印是在音频信号中添加某些数字水印信息以达到文件真伪鉴别、版权保护、信息隐藏等目的信号处理操作。交叉是指一帧音频样本点内的奇数序号点帧和偶数序号点帧是交叉排列分布的。音频信号的短时平稳性决定了奇数序号点帧和偶数序号点帧具有较强的相关性。传统的加性扩频音频水印系统中，由于没有利用交叉奇偶帧之间的高度相关性，其将扩频后的水印信号与主信号直接相加，检测端采用相关检测时，得到的决策统计量具有较大的方差，造成水印检测的错误率极高。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种可降低水印检测错误率的交叉加性扩频音频水印嵌入方法、检测方法及系统。

为解决上述技术问题，本发明采用如下的技术方案：

一、交叉加性扩频音频水印嵌入方法，包括步骤：

S1读取音频文件得时域音频信号xt及其采样率fs1，将时域音频信号xt分帧后变换为频域信号xf；

S2根据采样率fs1、帧长度及人耳敏感的声音频率范围，获得可嵌入水印的频域样本点范围，从而获得该频域样本点范围的频域信号XF；

S3利用随机数种子seed通过rand函数生成长度为(f max1-f min1+1)的双极性伪随机扩频序列u，f max1和f min1为可嵌入水印的频域样本点范围的最大值和最小值；

S4将频域信号XF中信号帧顺次编号，将奇数序号的信号帧组合成奇数序号信号帧XFodd，将偶数序号的信号帧组合成偶数序号信号帧XFeven；

S5根据双极性伪随机扩频序列u，采用加性扩频水印嵌入法，对XFodd和XFeven分别嵌入水印比特symbol和-1*symbol，得嵌入水印后的奇数序号信号帧YFodd和偶数序号信号帧YFeven，symbol为应嵌入的水印比特；

S6将奇数序号信号帧YFodd和偶数序号信号帧YFeven按序号组合成信号帧YF；

S7将信号帧YF变换为时域信号，生成音频文件，即嵌入水印的音频文件。

S3进一步包括：

利用RandStream函数对rand函数进行初始化和生成随机数种子seed；

利用随机数种子seed和rand函数生成长度为(f max1-f min1+1)的随机数序列；

对随机数序列中各随机数分别进行四舍五入，得由0和1构成的二进制序列；

对二进制序列中各二进制数均乘2并减1，得双极性伪随机扩频序列u。

二、交叉加性扩频音频水印检测方法，包括步骤：

S1读取嵌入水印的音频文件得嵌入水印的时域音频信号rt及其采样率fs2，将时域音频信号rt分帧后变换成频域信号sf；

S2根据采样率fs2、帧长度及人耳敏感的声音频率范围，获得可嵌入水印的频域样本点范围，从而获得该频域样本点范围的频域信号SF；