專利名稱：一種面向空氣信道傳播的音頻數(shù)字水印方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及數(shù)字水印技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種面向空氣信道傳播的音頻數(shù)字水印方法。
背景技術(shù)：
隨著新世紀(jì)信息技術(shù)的迅猛發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)會議系統(tǒng)已經(jīng)得到廣泛應(yīng)用。據(jù)2010年調(diào)查數(shù)據(jù)顯示，2010年國內(nèi)網(wǎng)絡(luò)會議市場規(guī)模約為60億元人民幣，2011年已增長到90億元人民幣。在網(wǎng)絡(luò)會議市場規(guī)模日益增大的同時(shí)，由于會議中機(jī)密信息的泄露，給國家、社會經(jīng)濟(jì)造成高額損失。據(jù)國家知識產(chǎn)權(quán)局不完全統(tǒng)計(jì)，2010年我國網(wǎng)絡(luò)會議由于機(jī)密會議信息泄露，造成約5. 3億人民幣損失。因此，機(jī)密會議內(nèi)容的隱私保護(hù)受到國家相關(guān)機(jī)構(gòu)的高度重視。由于網(wǎng)絡(luò)會議系統(tǒng)的音頻內(nèi)容包含了最多、最重要的機(jī)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(diǎn)的同時(shí)進(jìn)行多會場網(wǎng)絡(luò)會議的情況下，當(dāng)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(zé)任以及進(jìn)一步確認(rèn)泄密者以遏制泄密成為了一個(gè)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(shù)字水印方法，以實(shí)現(xiàn)機(jī)密網(wǎng)絡(luò)會議的泄密追蹤問題，是急需解決的重大難題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提出了一種面向空氣信道傳播的音頻數(shù)字水印方法，其目的在于提高音頻數(shù)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(shù)字)、D/A (數(shù)字到模擬) 變換攻擊、空氣噪聲干擾等攻擊，為機(jī)密網(wǎng)絡(luò)會議的泄密追蹤提供新的技術(shù)保障。本發(fā)明的技術(shù)方案為一種面向空氣信道傳播的音頻數(shù)字水印方法，采用面向空氣信道傳播的音頻數(shù)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(yáng)聲播放，經(jīng)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(shù)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(shù)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(shí)間段，每一個(gè)時(shí)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(shí)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(shí)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(jīng)過糾錯(cuò)編碼的水印信息； 所述面向空氣信道傳播的音頻數(shù)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(jīng)過糾錯(cuò)編碼的水印信息，步驟2. 2 提取出隱藏信息后進(jìn)行糾錯(cuò)譯碼，從而獲得水印信息。該方法循環(huán)嵌入水印信息和同步信號。本發(fā)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(shí)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(wěn)健性和魯棒性，能夠適用于空氣信道傳播的實(shí)際場景。


圖1是本發(fā)明的數(shù)字水印嵌入流程圖。圖2是本發(fā)明的傳播過程示意圖。圖3是本發(fā)明的數(shù)字水印提取流程圖。圖4是本發(fā)明的隱藏信息結(jié)構(gòu)示意圖。圖5是本發(fā)明的實(shí)施例流程圖。
具體實(shí)施例方式
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例詳細(xì)說明本發(fā)明技術(shù)方案。本發(fā)明實(shí)施例提供的面向空氣信道傳播的音頻數(shù)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(shù)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(shí)施例中面向空氣信道傳播的音頻數(shù)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(shí)間段，每一個(gè)時(shí)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(shí)域上，分成若干時(shí)間段，每個(gè)時(shí)間段共有沈6240 個(gè)采樣點(diǎn)。實(shí)施例將每一個(gè)時(shí)間段的前3072個(gè)采樣點(diǎn)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(shí)間段中的同步信號嵌入部分。實(shí)施例采用的同步信號嵌入具體方式是基于自相關(guān)性的同步方法，將巴克碼技術(shù)引入到載波同步方法中，將巴克碼作為同步碼。具體實(shí)現(xiàn)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(biāo)記，3072/12=256， 每256個(gè)采樣點(diǎn)嵌入一位巴克碼。設(shè)定低頻范圍系數(shù)jf , 中頻范圍系數(shù) , ,同步信號嵌入部分的DCT域系數(shù)
，i的取值范圍為1 256。低頻范圍系數(shù)s,*,中頻范圍系數(shù)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(jì)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(shù)對O的絕對值的最大值，1 ; 256。如式2所示，計(jì)算高頻部分能量平均值A(chǔ)bt
權(quán)利要求
1.一種面向空氣信道傳播的音頻數(shù)字水印方法，其特征在于采用面向空氣信道傳播的音頻數(shù)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(yáng)聲播放，經(jīng)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(shù)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(shù)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(shí)間段，每一個(gè)時(shí)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(shí)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(shí)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(jīng)過糾錯(cuò)編碼的水印信息； 所述面向空氣信道傳播的音頻數(shù)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(quán)利要求1所述面向空氣信道傳播的音頻數(shù)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(jīng)過糾錯(cuò)編碼的水印信息，步驟2. 2提取出隱藏信息后進(jìn)行糾錯(cuò)譯碼，從而獲得水印信息。
全文摘要
本發(fā)明涉及數(shù)字水印技術(shù)領(lǐng)域，提出一種面向空氣信道傳播的音頻數(shù)字水印方法。該方法循環(huán)嵌入水印信息和同步信號。本發(fā)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(shí)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(wěn)健性和魯棒性，能夠適用于空氣信道傳播的實(shí)際場景，為機(jī)密網(wǎng)絡(luò)會議的泄密追蹤提供新的技術(shù)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(yōu)先權(quán)日2011年9月7日
發(fā)明者常迪, 楊玉紅, 涂衛(wèi)平, 王曉晨, 胡瑞敏, 董石, 郭偉, 黃倩 申請人:武漢大學(xué)