[发明专利]一种DCT变换下面向相位的音频水印方法

说明书

本发明公开了一种DCT变换下面向相位的音频水印方法，以音视频媒体为原始载体，将Patchwork和DCT变换结合然后利用DCT相位的二值性，采用Patchwork法将该水印信息嵌入音频信号DCT低频系数的相位中并形成一组表征位置的密钥。本发明方法在提高音频水印鲁棒性的同时保持较好的不可感知性，可广泛应用于音频保护场景。

技术领域

本发明涉及一种DCT变换下面向相位的音频水印方法，具体涉及一种基于相位和Patchwork的音频水印算法，属于数字水印技术领域，。

背景技术

目前，保护版权的主要方法有加密技术和数字水印技术。加密技术是指运用加密算法将原始载体数据转换成常人无法理解的一串乱码，接收者收到信号后再使用解密算法还原信号。虽然加密技术能够保护数据安全，但只适用于一部分数据，加密数据解密成功后与原始载体数据相同且不再具备版权保护功能，因此加密技术不能深入解决盗版侵权问题。针对加密技术存在的不足，因此引入数字水印技术优化了上述问题，数字水印技术是指运用水印算法将水印信息嵌入原始载体(如文档、图片、音频、视频)中。该技术既不会影响原始载体的使用，也不易被人体的感官系统(如视觉或听觉系统)察觉。通过这些隐藏在原始载体中的水印信息，可以判断原始载体数据是否被篡改，其内容信息是否完整，数字多媒体资源的使有者是否存在盗版侵权问题。

起初数字水印概念的提出主要是为了解决盗版侵权问题，如IBM公司研发的具有版权保护功能的“数字图书馆”软件。随着科技的发展和对数字水印技术的深入研究，该技术除了用于版权保护、内容认证以外，还可以用于内容标注，交易追踪，使用控制，广播检测，隐蔽通信，数字指纹，标题与注释，篡改提示，商务交易中的票据防伪，媒体标记与信息隐藏，隐藏通信及其对抗等。如将照片的拍摄时间与地点等标注信息嵌入图像进行保存；DVD防拷贝系统；数字档案访问控制；根据不同的节目内容在节目信号中嵌入不同的水印信息，统计节目的收视率、广告的播出次数与时长等。然而数字水印技术存在其自身平衡性问题，即不可感知性和鲁棒性矛盾，不可感知性要求越高则鲁棒性随之降低，反之鲁棒性随之提高，所以在实际使用时应根据需求对两者进行权衡和取舍。

音频水印方法种类较多，根据嵌入域的不同，可分为时域和变换域音频水印方案。时域音频水印方案直接将水印嵌入原始音频载体中。其典型方法包括回声隐藏法和最低有效位法。时域音频水印方案具有易实现、水印容量大等优点，但其同样存在鲁棒性、安全性较差等缺点。针对上述不足，变换域音频水印方法改进了这些问题，其将水印信息嵌入音频的变换域系数中。经典变换域水印方法包括离散傅里叶变换(Discrete FourierTransform,DFT)、离散余弦变换(Discrete Cosine Transform,DCT)和离散小波变换(Discrete Wavelet Transform,DWT)音频水印嵌入方案。这类算法实现过程较为复杂，但水印算法鲁棒性较强，安全性较高。变换域水印方法通过选择合适的嵌入位置、嵌入强度和嵌入方式来嵌入水印信息，这就要求该类算法充分考虑数字水印自身的平衡性问题。如何在权衡不可感知性和鲁棒性的基础上选择恰当的嵌入位置、嵌入强度以及嵌入方式是变换域水印算法研究中的一个热点问题。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明针对变换域音频水印方法，提供一种DCT域下面向相位的音频水印方法，与现有基于相位的音频水印方案相比，该方法通过调整每段DCT低频系数相位值，将水印嵌入选定的DCT相位中，使得在保证音频听觉质量的同时能有效提高鲁棒性，达到音频版权保护的目的。

本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案：

本发明提供一种DCT变换下面向相位的音频水印方法，将Patchwork和DCT变换结合，运用基于颜色特征转变的图像相似度算法，从视频流中提取颜色特征序列作为音频水印信息，然后利用DCT相位的二值性，采用Patchwork法将音频水印信息嵌入音频流DCT低频系数的相位中并形成一组表征位置的密钥。

该音频水印嵌入方法具体包括以下几个步骤：