基于峰值量化的小波域数字音频水印算法-《上海海事大学学报》(2008年3期).docx

龙源版权所有 基于峰值量化的小波域数字音频水印算法作者：谢　宏　于　芳来源：《上海海事大学学报》2008年第03期 摘 要：为提高数字音频水印算法的鲁棒性，在量化小波参数的基础上，引入量化峰值的方法，通过改变小波系数峰值的方法嵌入水印，采用视觉可辨的二值图像作为水印，以增强数字水印的直观性，并以不同结构和长度的m序列来提高嵌入水印的隐蔽性.实验表明该算法不仅具有较好的透明性，而且对添加噪声和低通滤波等操作具有较强的鲁棒性. 关键词：离散小波变换；音频水印；峰值量化；m序列 中图分类号：TP391 文献标志码：A Digital audio watermarking algorithm in wavelet domain based on peak quantization XIE Hong, YU Fang (Information Engineering College, Shanghai Maritime Univ., Shanghai 200135, China) Abstract： In order to improve the robustness of digital audio watermarking algorithm, the method of peak quantization is introduced based on quantified wavelet parameters. Watermarking is embedded with changing the peak value of wavelet parameters. The visually recognizable binary watermarking image enhances the visibility of digital watermarking. The invisibility of embedded watermarking is increased through using m-sequences, which has different structures and different length. Experimental results show thatthis watermarking algorithm has better transparency and robustness, especially for adding noise and low pass filtering. Key words： discrete wavelet transform; audio watermarking; peak quantization; m-sequence 0 引 言 所谓数字水印技术，就是将1种特殊标志信息(伪随机序列或可识别图案文字)嵌入到数字媒体中，用以辨识数据的版权和合法使用者，从而认证或控制数据的使用.其分类方法多种多样，依据应用范围可分为图像水印技术、视频水印技术和音频水印技术.通常，对图像水印技术和视频水印技术(尤其是图像水印技术)的研究较多，对数字音频水印技术的研究相对少些［1，2］，这是由于人类听觉系统(HAS)比视觉系统(HVS)灵敏，听觉上的不可知觉性实现起来要比视觉上困难得多.然而，随着MP3和MPEG等新一代压缩标准的广泛应用，对数字音频作品(如音乐作品等)的知识产权保护显得越来越重要.水印依据在检测过程中是否需要使用原始宿主数据可分为盲水印和明文水印.在检测过程中不需要使用原始的、未嵌水印的宿主数据的方法称为盲水印方法.反之，需要使用原始宿主数据，将待检测数据与其相比较从而提取出水印的方法称为明文水印法.明文水印较盲水印更具有鲁棒性，而盲水印的应用范更广泛. 近几年，音频数字水印技术的研究工作发展速度很快，提出的算法包括低比特位编码算法(Low-Bit Coding)［3］、相位编码算法(Phase Coding)［3］ 、扩谱(Spread Spectrum)编码算法［3-5］、回声数据隐藏(Echo Data Hiding)算法［3，6］以及通过系数量化来嵌入水印等算法.由于量化算法具有实现简单、提取水印不需要原始信号等优点，因此被广泛研究.文献［7］提出1种量化小波系数的半易损性水印算法，通过设置不同的量化步长来控制算法的鲁棒性；文献［8］提出1种基于量化的小波域数字音频脆弱水印算法，通过等概率随机量化音频信号不同子带的小波系数嵌入视觉可辨别的二值水印图像，对攻击具有很强的敏感性. 2 水印嵌入与提取算法 2.1 单极性系数量化算法［9］ 量化算法分为单极性量化算法和双极性量化算法，在此仅对单极性量化算法加以说明.单极性系数指