面向移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的魯棒交叉擴(kuò)頻水印算法研究.pdf

1、隨著4G通信網(wǎng)絡(luò)的開放和移動(dòng)終端設(shè)備的智能化，移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)已經(jīng)進(jìn)入了突破性發(fā)展階段。智能手機(jī)、掌上電腦等各種智能終端已經(jīng)成為面向家庭滿足消費(fèi)需求，提供社會資訊、生活?yuàn)蕵返染C合服務(wù)的熱點(diǎn)。一些廣播電視節(jié)目利用音頻水印相關(guān)知識在音頻文件里嵌入網(wǎng)址等信息（水?。﹣韺?shí)現(xiàn)與觀眾的互動(dòng)也越來越受到大眾的歡迎。本文將重點(diǎn)研究在移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)中音頻水印技術(shù)的應(yīng)用。
　　擴(kuò)頻水印是音頻水印算法的研究熱點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于數(shù)字版權(quán)保護(hù)等領(lǐng)域。然而，在解碼過程中載

2、體音頻信號會成為影響水印提取的干擾因素，增大了水印檢測的誤碼率，這是該技術(shù)的一大缺點(diǎn)。同時(shí)，傳統(tǒng)擴(kuò)頻水印技術(shù)雖然已經(jīng)具備了較強(qiáng)的魯棒性，但是移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用中終端設(shè)備的移動(dòng)、環(huán)境噪聲等各種特定情境下的干擾因素使得水印檢測的誤碼率難以降低，算法的魯棒性仍需進(jìn)一步加強(qiáng)。
　　本文工作就是研究如何在確保音頻感知透明性的前提下，有效減小水印檢測統(tǒng)計(jì)量的方差，降低載體音頻信號對水印的干擾影響，同時(shí)進(jìn)一步提高水印算法的魯棒性以及抵抗在移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)

3、這種特定情境下的各種不利影響的能力，進(jìn)而降低水印檢測的誤碼率。
　　首先，本文對載體音頻信號的方差與水印檢測的錯(cuò)誤率進(jìn)行了研究。傳統(tǒng)擴(kuò)頻水印算法中，載體信號的方差會對水印檢測的錯(cuò)誤率產(chǎn)生影響:載體信號的方差越小，水印檢測的誤碼率越小。因此，本文在傳統(tǒng)擴(kuò)頻水印技術(shù)的基礎(chǔ)上提出了一種交叉擴(kuò)頻水印算法，利用音頻信號高度相關(guān)的相鄰點(diǎn)來嵌入水印信息從而有效的減小了水印檢測的方差，提高了水印檢測的準(zhǔn)確率。該算法首先進(jìn)行了預(yù)處理操作，包括選擇水

4、印嵌入?yún)^(qū)域及分析合成窗框架:選擇適當(dāng)?shù)那度胛恢每梢员苊鈱⑺⌒畔⑻砑拥揭纛l信號的靜音區(qū)或含有預(yù)回聲的區(qū)域;分析窗技術(shù)可以防止音頻信號相鄰區(qū)域做離散傅立葉變換后發(fā)生的突變。在水印嵌入模塊，首先將時(shí)域音頻信號分幀后轉(zhuǎn)換成頻域信號，然后將信號分成交叉幀（奇數(shù)幀和偶數(shù)幀），基于傳統(tǒng)加性擴(kuò)頻水印算法對音頻信號的奇偶幀分別進(jìn)行正負(fù)水印比特的嵌入，最后將嵌入水印信息后的奇偶音頻幀合成一幀音頻信號;水印檢測模塊，將接收到的信號同樣分成奇偶交叉幀后分別進(jìn)

5、行相關(guān)檢測，然后將得到的奇偶決策統(tǒng)計(jì)量做差后得到最終的決策統(tǒng)計(jì)量，以此進(jìn)行水印信息方便實(shí)時(shí)的提取。
　　其次，為降低載體音頻信號對水印信息的干擾，進(jìn)一步提高水印系統(tǒng)的魯棒性以及抗噪能力，降低水印檢測的錯(cuò)誤率，本文在基本的交叉擴(kuò)頻水印算法的基礎(chǔ)之上，提出了改進(jìn)的交叉擴(kuò)頻水印算法。改進(jìn)算法的原理是通過利用原始音頻信號的編碼知識來調(diào)整添加的水印信息能量，以此補(bǔ)償載體信號對水印信息造成的干擾進(jìn)而提升水印系統(tǒng)的性能。本文給出了算法的水印檢測

6、錯(cuò)誤率以及噪聲抵抗能力的理論分析。分析結(jié)果表明，改進(jìn)的交叉擴(kuò)頻水印算法在水印檢測錯(cuò)誤率和抵抗噪聲干擾度方面更具優(yōu)越性。
　　最后，本文進(jìn)行了一系列實(shí)驗(yàn)對所提算法的感知透明性以及魯棒性進(jìn)行了測試。音頻質(zhì)量的主客觀測試實(shí)驗(yàn)證明了本文提出的水印算法具備較好的感知透明性。魯棒性測試結(jié)果表明新算法能夠在有效抵抗各種常見的信號攻擊后成功提取出嵌入到音頻文件里的水印信息。除了常見的信號處理操作以外，本文還通過adobe audition軟件對音