專利名稱：一種面向空氣信道傳播的音頻數字水印方法
技術領域：
本發明涉及數字水印技術領域，尤其是涉及一種面向空氣信道傳播的音頻數字水印方法。
背景技術：
隨著新世紀信息技術的迅猛發展，網絡會議系統已經得到廣泛應用。據2010年調查數據顯示，2010年國內網絡會議市場規模約為60億元人民幣，2011年已增長到90億元人民幣。在網絡會議市場規模日益增大的同時，由于會議中機密信息的泄露，給國家、社會經濟造成高額損失。據國家知識產權局不完全統計，2010年我國網絡會議由于機密會議信息泄露，造成約5. 3億人民幣損失。因此，機密會議內容的隱私保護受到國家相關機構的高度重視。由于網絡會議系統的音頻內容包含了最多、最重要的機密會議信息，因此，會議音頻信息成為了攻擊者的主要竊取對象。在多人、多地點的同時進行多會場網絡會議的情況下，當會議的音頻信號被偷錄，如何追蹤確定泄密會場并追究其責任以及進一步確認泄密者以遏制泄密成為了一個亟待解決的難題。針對上述問題，提出一種面向空氣信道傳播的音頻數字水印方法，以實現機密網絡會議的泄密追蹤問題，是急需解決的重大難題。
發明內容
本發明提出了一種面向空氣信道傳播的音頻數字水印方法，其目的在于提高音頻數字水印在空氣信道傳播中的魯棒性，使其有效抵抗A/D (模擬到數字)、D/A (數字到模擬) 變換攻擊、空氣噪聲干擾等攻擊，為機密網絡會議的泄密追蹤提供新的技術保障。本發明的技術方案為一種面向空氣信道傳播的音頻數字水印方法，采用面向空氣信道傳播的音頻數字水印嵌入方法，將同步信號與水印信息嵌入到原始的音頻信號中；將已嵌入同步信號與水印信息的音頻信號通過揚聲播放，經過空氣信道傳播后錄音，得到錄制的音頻信號；采用面向空氣信道傳播的音頻數字水印提取方法，提取錄制的音頻信號中的水印信息；
所述面向空氣信道傳播的音頻數字水印嵌入方法，包括以下步驟， 步驟1.1，將原始的音頻信號分成若干時間段，每一個時間段中包含了同步信號嵌入部分與水印信息嵌入部分；
步驟1. 2，將同步信號分別嵌入到步驟1. 1所得各時間段中的同步信號嵌入部分； 步驟1. 3，將待嵌入的隱藏信息分別嵌入到步驟1. 1所得各時間段中的水印信息嵌入部分，所述待嵌入的隱藏信息為原始水印信息或經過糾錯編碼的水印信息； 所述面向空氣信道傳播的音頻數字水印提取方法，包括以下步驟， 步驟2. 1，定位錄制音頻信號中的同步信號； 步驟2. 2，提取錄制音頻信號中的隱藏信息，獲得水印信息。
而且，若步驟1. 3所述待嵌入的隱藏信息為原始水印信息，步驟2. 2提出的隱藏信息即為水印信息；若步驟1. 3所述待嵌入的隱藏信息為經過糾錯編碼的水印信息，步驟2. 2 提取出隱藏信息后進行糾錯譯碼，從而獲得水印信息。該方法循環嵌入水印信息和同步信號。本發明不僅能夠有效抵抗AD/DA變換以及空氣背景噪聲干擾，還能抵抗空氣信道傳播時受播放距離、播放角度、播放音量等其他因素的干擾，并且能夠抵抗常見信號處理攻擊、重采樣攻擊、MP3壓縮攻擊，以及基于MriMark Benchmark for Audio的攻擊，誤碼率較低，具有較好的穩健性和魯棒性，能夠適用于空氣信道傳播的實際場景。
圖1是本發明的數字水印嵌入流程圖。圖2是本發明的傳播過程示意圖。圖3是本發明的數字水印提取流程圖。圖4是本發明的隱藏信息結構示意圖。圖5是本發明的實施例流程圖。
具體實施例方式
以下結合附圖和實施例詳細說明本發明技術方案。本發明實施例提供的面向空氣信道傳播的音頻數字水印方法包括以下幾部分，流程圖參見圖5
(1)如圖1所示，采用面向空氣信道傳播的音頻數字水印嵌入方法，將同步信號與水印信息嵌入到原始的音頻信號中。實施例中面向空氣信道傳播的音頻數字水印嵌入方法，包括以下步驟
步驟1.1，將原始音頻信號分成若干時間段，每一個時間段中包含了同步信號嵌入部分與水印信息嵌入部分。如圖4所示，將原始音頻信號在時域上，分成若干時間段，每個時間段共有沈6240 個采樣點。實施例將每一個時間段的前3072個采樣點作為同步信號嵌入部分，后面的其余部分作為水印信息嵌入部分。步驟1. 2，將同步信號分別嵌入到各時間段中的同步信號嵌入部分。實施例采用的同步信號嵌入具體方式是基于自相關性的同步方法，將巴克碼技術引入到載波同步方法中，將巴克碼作為同步碼。具體實現方式如下
選用12位的巴克碼aP-:0
= iI，l丄14從0，1丄0；1}作為同步信號標記，3072/12=256， 每256個采樣點嵌入一位巴克碼。設定低頻范圍系數jf , 中頻范圍系數 , ,同步信號嵌入部分的DCT域系數
，i的取值范圍為1 256。低頻范圍系數s,*,中頻范圍系數I，》 的具體取值建議為 20<^<40 , 60</<Β0 ,100<I<120 ,140<m<160 如式1所示，計算低頻部分能量最大值Mir'。.Mjcc-' = max(|:*0) [)(1)其中，masO表示取DCT域系數對O的絕對值的最大值，1 ; 256。如式2所示，計算高頻部分能量平均值Abt
權利要求
1.一種面向空氣信道傳播的音頻數字水印方法，其特征在于采用面向空氣信道傳播的音頻數字水印嵌入方法，將同步信號與水印信息嵌入到原始的音頻信號中；將已嵌入同步信號與水印信息的音頻信號通過揚聲播放，經過空氣信道傳播后錄音，得到錄制的音頻信號；采用面向空氣信道傳播的音頻數字水印提取方法，提取錄制的音頻信號中的水印信息；所述面向空氣信道傳播的音頻數字水印嵌入方法，包括以下步驟， 步驟1.1，將原始的音頻信號分成若干時間段，每一個時間段中包含了同步信號嵌入部分與水印信息嵌入部分；步驟1. 2，將同步信號分別嵌入到步驟1. 1所得各時間段中的同步信號嵌入部分； 步驟1. 3，將待嵌入的隱藏信息分別嵌入到步驟1. 1所得各時間段中的水印信息嵌入部分，所述待嵌入的隱藏信息為原始水印信息或經過糾錯編碼的水印信息； 所述面向空氣信道傳播的音頻數字水印提取方法，包括以下步驟， 步驟2. 1，定位錄制音頻信號中的同步信號； 步驟2. 2，提取錄制音頻信號中的隱藏信息，獲得水印信息。
2.如權利要求1所述面向空氣信道傳播的音頻數字水印方法，其特征在于若步驟1.3 所述待嵌入的隱藏信息為原始水印信息，步驟2. 2提出的隱藏信息即為水印信息；若步驟 1. 3所述待嵌入的隱藏信息為經過糾錯編碼的水印信息，步驟2. 2提取出隱藏信息后進行糾錯譯碼，從而獲得水印信息。
全文摘要
本發明涉及數字水印技術領域，提出一種面向空氣信道傳播的音頻數字水印方法。該方法循環嵌入水印信息和同步信號。本發明不僅能夠有效抵抗AD/DA變換以及空氣背景噪聲干擾，還能抵抗空氣信道傳播時受播放距離、播放角度、播放音量等其他因素的干擾，并且能夠抵抗常見信號處理攻擊、重采樣攻擊、MP3壓縮攻擊，以及基于StriMarkBenchmarkforAudio的攻擊，誤碼率較低，具有較好的穩健性和魯棒性，能夠適用于空氣信道傳播的實際場景，為機密網絡會議的泄密追蹤提供新的技術保障。
文檔編號H04L9/00GK102385862SQ20111026343
公開日2012年3月21日 申請日期2011年9月7日 優先權日2011年9月7日
發明者常迪, 楊玉紅, 涂衛平, 王曉晨, 胡瑞敏, 董石, 郭偉, 黃倩 申請人:武漢大學