一種在音頻中嵌入和解出水印的方法和裝置制造方法及圖紙

本發(fā)明專利技術涉及一種在音頻中嵌入和解出水印的方法和裝置。本發(fā)明專利技術充分利用了不同擴頻碼之間的不相關性，采用了隨機使用擴頻碼來嵌入水印幀，降低了各個混音音頻中的各個水印分量之間的相互干擾，大大提高了水印解碼的正確率。同時，考慮到使用所有擴頻碼進行相關檢測會讓計算量猛增，提出了一種新的幀結構，讓計算量大大降低。另外，提出了一種多同步技術，這讓各個水印分量都能在解碼同時得到同步，解決了以往的同步技術只能讓一個混音分量得到同步的問題。從而實現了能夠抵御混音攻擊的數字音頻水印算法。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及信息隱藏技術，尤其涉及一種基于隨機擴頻碼的在數字音頻中嵌入和解出水印的方法和裝置。
技術介紹
隨著計算機網絡技術和多媒體技術的飛速發(fā)展，人們獲取數字多媒體文件更加便捷。但是，隨之而來的是針對數字多媒體文件的大量非授權拷貝和下載及其他非法獲取和使用。數字水印就是一項應運而生的，能進行所有權認證和追蹤非授權行為等應用的信息隱藏技術。在數字音頻領域的應用中，數字水印必須保證在經過一系列的音頻處理之后水印信息仍然是完整準確的，這是水印安全性方面的最重要的屬性。因此，在保證水印的安全性方面的技術層出不窮。數字水印技術發(fā)展到今天已經發(fā)展出了大量的算法。雖然水印算法的嵌入域包括了時域、幅頻域、相頻域、小波域、奇異值分解域等，但其中主流的嵌入方法分為擴頻和量化兩大類。相對于量化的方法，擴頻方法的優(yōu)勢在于安全性高，有很強的抵御攻擊的能力。因此，在數字音頻應用領域，擴頻的水印嵌入方法更適合應用在抗混音攻擊的場合。音頻水印的混音攻擊是指混合多個含有音頻水印的音頻文件，從而導致水印無法解出或者解出大量錯碼的情況。對加過水印的音頻進行混音之后，各個音頻的水印碼之間會產生相互干擾，導致了在解碼的時候擴頻碼的相關得分受到很大干擾，產生大量的錯碼。
技術實現思路
本專利技術的目的是提供一種能夠克服至少上述缺陷之一的在音頻中嵌入和解出水印的方法和裝置。在本專利技術的第一方面，提供了一種在音頻中嵌入水印的方法，其中，所述水印包括多個水印幀，所述水印幀包括同步頭和信息位，所述方法包括根據第一隨機數從第一擴頻碼池中取出第一擴頻碼，根據第二隨機數從第二擴頻碼池中取出第二擴頻碼，其中，所述第一擴頻碼池和所述第二擴頻碼池是預先建立的，所述第一隨機數和所述第二隨機數的取值范圍分別由所述第一擴頻碼池和所述第二擴頻碼池中的擴頻碼的數量決定；用所述第一擴頻碼將編碼后的第二隨機數和同步位一起作為當前水印幀的同步頭嵌入所述音頻；以及用所述第二擴頻碼將水印信息作為當前水印幀的信息位嵌入所述音頻。在本專利技術的第二方面，提供了一種在音頻中嵌入水印的裝置，其中，所述水印包括多個水印幀，所述水印幀包括同步頭和信息位，所述裝置包括包括擴頻碼生成模塊，用于根據第一隨機數從第一擴頻碼池中取出第一擴頻碼，根據第二隨機數從第二擴頻碼池中取出第二擴頻碼，其中，所述第一擴頻碼池和所述第二擴頻碼池是預先建立的，所述第一隨機數和所述第二隨機數的取值范圍分別由所述第一擴頻碼池和所述第二擴頻碼池中的擴頻碼的數量決定；同步頭嵌入模塊，用于用所述第一擴頻碼將編碼后的第二隨機數和同步位一起作為當前水印幀的同步頭嵌入所述音頻；信息位嵌入模塊，用于用所述第二擴頻碼將水印信息作為當前水印幀的信息位嵌入所述音頻。在本專利技術的第三方面，提供了一種從音頻中解出水印的方法，所述水印包括多個水印幀，所述水印幀包括同步頭和信息位，所述同步頭是用第一擴頻碼池中的第一擴頻碼嵌入所述音頻的，所述信息位是用第二擴頻碼池中的第二擴頻碼嵌入所述音頻的，所述同步頭中包含所述第二擴頻碼的公鑰，所述方法包括根據所述第一擴頻碼池中的擴頻碼和所述音頻得到所述公鑰；根據所述公鑰從所述第二擴頻碼池中得到所述第二擴頻碼；以及根據所述第二擴頻碼和所述音頻得到所述信息位中的水印信息。在本專利技術的第四方面，提供了一種從音頻中解出水印的裝置，所述水印包括多個水印幀，所述水印幀包括同步頭和信息位，所述同步頭是用第一擴頻碼池中的第一擴頻碼嵌入所述音頻的，所述信息位是用第二擴頻碼池中的第二擴頻碼嵌入所述音頻的，所述同步頭中包含所述第二擴頻碼的公鑰，所述裝置包括公鑰獲取模塊，用于根據所述第一擴頻碼池中的擴頻碼和所述音頻得到所述公鑰；第二擴頻碼獲取模塊，用于根據所述公鑰從所述第二擴頻碼池中得到所述第二擴頻碼；以及信息位獲取模塊，用于根據所述第二擴頻碼和所述音頻得到所述信息位中的水印信息。本專利技術充分利用了不同擴頻碼之間的不相關性，采用了一種隨機使用擴頻碼的方法讓混音音頻中各個水印分量把相互干擾降到最低，大大提高了水印解碼的正確率。同時，考慮到使用所有擴頻碼進行相關檢測，會讓計算量猛增，還提出了一種新的幀結構，讓計算量大大降低。另外，提出了一種多同步技術，這讓各個混合分量都能在解碼時同時得到同步，解決了以往的同步技術只能讓一個混音分量得到同步的問題。從而實現了能夠抵御混音攻擊的數字音頻水印算法。附圖說明圖1是根據本專利技術實施例的水印幀的結構示意圖；圖2是根據本專利技術實施例的在音頻中嵌入水印的方法的流程圖；圖3是根據本專利技術實施例的從音頻中解出水印的方法的流程圖；圖4是根據本專利技術實施例的在音頻中嵌入水印的裝置的示意圖；以及圖5是根據本專利技術實施例的從音頻中解出水印的裝置的示意圖。具體實施例方式下面通過附圖和實施例，對本專利技術的技術方案做進一步的詳細描述。本專利技術充分利用了不同擴頻碼之間的不相關性，采用一種隨機使用擴頻碼的方法讓各個混合水印分量把相互干擾降到最低，大大提高了水印解碼的正確率。同時，考慮到進行相關檢測所使用的擴頻碼的數量增加會讓計算量猛增，還提出了一種新的水印幀結構，讓計算量大大降低。另外，提出了一種多同步技術，這讓各個混合水印分量都能在解碼時同時得到同步，解決了以往的同步技術只能讓一個混音分量得到同步的問題。從而實現了能夠抵御混音攻擊的數字音頻水印算法。圖1是根據本專利技術實施例的水印幀的結構示意圖如圖1所示，根據本專利技術實施例的水印幀包括同步頭、信息位和空白位，其中，同步頭可以包括同步位1、信息位擴頻碼公鑰和同步位2。同步頭的結構可以是以同步位I開頭，后面接著是信息位擴頻碼公鑰，最后是同步位2的形式，當然也可以有其他形式，比如取消同步位I或2。同步位是預先設定的，它標明了同步頭的到來，沒有具體的信息含義；在水印解出的水印擴頻序列進行檢測時，會得到一個較高的分數，其正負只表示其位置是否正確，比如可以將同步位設定為1111。信息位擴頻碼公鑰包含了用于信息位的擴頻碼的加密信息。信息位包含有水印的詳細內容,空白位表示每個水印幀之間的音頻長度。圖2是根據本專利技術實施例的在音頻中嵌入水印的方法的流程圖。根據本專利技術實施例的音頻水印嵌入方法是通過在未嵌入水印的音頻中順序嵌入多個水印幀，最終得到嵌入了水印的音頻。每個水印幀嵌入音頻的過程基本類似，下面僅詳細描述在音頻中嵌入一個水印幀的情況。在步驟201，根據第一隨機數從第一擴頻碼池中取出第一擴頻碼，根據第二隨機數從第二擴頻碼池中取出第二擴頻碼，其中，所述第一擴頻碼池和所述第二擴頻碼池是預先建立的，所述第一隨機數和所述第二隨機數的取值范圍分別由所述第一擴頻碼池和所述第二擴頻碼池中的擴頻碼的數量決定。首先，可以初始化兩個擴頻碼池，第一個擴頻碼池用于嵌入水印幀的同步頭，第二個擴頻碼池用于嵌入水印幀的信息位。例如，第一擴頻碼池和第二擴頻碼池中的擴頻碼個數可以分別為5和128。接下來，分別產生取值范圍在1-5和1-128之間的第一和第二隨機數，用第一隨機數從第一擴頻碼池中取出對應的第一擴頻碼，用第二隨機數從第二擴頻碼池中取出對應的第二擴頻碼?？梢?，用于信息位的擴頻碼是從大量擴頻碼中選取的，使得同一種擴頻碼在混音時相遇的可能性降低。另外，用于同步頭的擴頻碼也是隨機的。但是，由于在水印解出的同步過程中，所有第一個擴頻碼池的擴頻碼都需要與音頻計本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種在音頻中嵌入水印的方法，其中，所述水印包括多個水印幀，所述水印幀包括同步頭和信息位，所述方法包括：根據第一隨機數從第一擴頻碼池中取出第一擴頻碼，根據第二隨機數從第二擴頻碼池中取出第二擴頻碼，其中，所述第一擴頻碼池和所述第二擴頻碼池是預先建立的，所述第一隨機數和所述第二隨機數的取值范圍分別由所述第一擴頻碼池和所述第二擴頻碼池中的擴頻碼的數量決定；用所述第一擴頻碼將編碼后的第二隨機數和同步位一起作為當前水印幀的同步頭嵌入所述音頻；以及用所述第二擴頻碼將水印信息作為當前水印幀的信息位嵌入所述音頻。

【技術特征摘要】
1.一種在 音頻中嵌入水印的方法，其中，所述水印包括多個水印幀，所述水印幀包括同步頭和信息位，所述方法包括: 根據第一隨機數從第一擴頻碼池中取出第一擴頻碼，根據第二隨機數從第二擴頻碼池中取出第二擴頻碼，其中，所述第一擴頻碼池和所述第二擴頻碼池是預先建立的，所述第一隨機數和所述第二隨機數的取值范圍分別由所述第一擴頻碼池和所述第二擴頻碼池中的擴頻碼的數量決定； 用所述第一擴頻碼將編碼后的第二隨機數和同步位一起作為當前水印幀的同步頭嵌入所述音頻；以及 用所述第二擴頻碼將水印信息作為當前水印幀的信息位嵌入所述音頻。2.根據權利要求1所述的方法，其中，所述水印幀還包括空白位，所述方法還包括: 將第三隨機數編碼后作為當前水印幀的空白位嵌入所述音頻，其中，在當前水印幀嵌入之后，在所述音頻中跳過一段長度后進行下一水印幀的嵌入，所述一段長度由所述第三隨機數決定。3.根據權利要求1所述的方法，還包括: 對所述音頻進行快速傅里葉變換得到所述音頻的相位譜和幅度譜，其中，所述水印幀被嵌入所述幅度譜； 對所述相位譜和嵌入水印的幅度譜進行快速傅里葉逆變換，得到嵌入水印的音頻。4.一種從音頻中解出水印的方法，所述水印包括多個水印幀，所述水印幀包括同步頭和信息位，所述同步頭是用第一擴頻碼池中的第一擴頻碼嵌入所述音頻的，所述信息位是用第二擴頻碼池中的第二擴頻碼嵌入所述音頻的，所述同步頭中包含所述第二擴頻碼的公鑰，所述方法包括: 根據所述第一擴頻碼池中的擴頻碼和所述音頻得到所述公鑰； 根據所述公鑰從所述第二擴頻碼池中得到所述第二擴頻碼；以及 根據所述第二擴頻碼和所述音頻得到所述信息位中的水印信息。5.根據權利要求4所述的方法，其中，所述根據所述第一擴頻碼池中的擴頻碼和所述音頻得到所述公鑰的步驟包括: 分別逐幀計算所述第一擴頻碼池中的每個擴頻碼與所述音頻的相關得分，得到多個幀得分隊列，每個幀得分隊列包括針對所述第一擴頻碼池中的一個擴頻碼和所述音頻的多幀相關得分； 根據每個幀得分隊列中的多幀相關得分找出滿足第一同步條件的幀得分隊列； 在所述滿足第一同步條件的幀得分隊列中找出滿足第二同步條件的相關得分；以及 從所述滿足...

【專利技術屬性】
技術研發(fā)人員：顏永紅，郭宇弘，趙學敏，劉建，
申請(專利權)人：中國科學院聲學研究所，上海中科高等研究院，北京中科信利技術有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：