基于音頻水印的電視節(jié)目互動(dòng)參與方法及系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于音頻水印的電視節(jié)目互動(dòng)參與方法及系統(tǒng)，包括：（1）嵌入步驟，即向電視節(jié)目音頻信號(hào)嵌入包含互動(dòng)信息的水印信號(hào)；（2）播放步驟，即利用播放裝置（電視機(jī)或播放器）播放嵌入水印信號(hào)的電視節(jié)目；（3）錄音步驟，即使用移動(dòng)終端設(shè)備錄下播放的嵌入水印信號(hào)的電視節(jié)目音頻信號(hào)；（4）提取步驟，即利用移動(dòng)終端設(shè)備從嵌入水印信號(hào)的電視節(jié)目音頻信號(hào)中提取水印信號(hào)，只要采用移動(dòng)終端打開網(wǎng)絡(luò)即可立即參與電視節(jié)目互動(dòng)。本發(fā)明方便快捷，并且不影響觀眾對(duì)電視節(jié)目的欣賞和觀看。
【專利說明】基于音頻水印的電視節(jié)目互動(dòng)參與方法及系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及信息隱藏【技術(shù)領(lǐng)域】，更具體的說，涉及一種基于音頻水印的電視節(jié)目 互動(dòng)參與方法及系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002] 隨著現(xiàn)代科技技術(shù)不斷發(fā)展以及通信技術(shù)不斷完善，電視傳媒行業(yè)中出現(xiàn)了一種 全新的以互動(dòng)方式吸引觀眾、提高節(jié)目收視率的方法，觀眾也愿意通過各種方式參與電視 節(jié)目互動(dòng)。在當(dāng)今移動(dòng)終端設(shè)備普及的時(shí)代，觀眾追求的是更方便快捷的操作方法，希望能 更直接快速地參與節(jié)目互動(dòng)。這里所使用的術(shù)語"移動(dòng)終端設(shè)備"是指手機(jī)、筆記本、平板 電腦等。
[0003] 湖南衛(wèi)視的元宵喜樂會(huì)，主持人何炅的臺(tái)詞是這樣的：由正宗涼茶王老吉冠名播 出的湖南衛(wèi)視元宵喜樂會(huì)，您可以通過發(fā)送新年心愿/新年祝福到短信平臺(tái)，請(qǐng)記住我們 的通關(guān)密語：快樂到家鬧元宵，吉祥如意王老吉。同時(shí)智能手機(jī)用戶可以通過360手機(jī)下載 湖南衛(wèi)視的首款社交軟件一呼啦，掃描二維碼進(jìn)入湖南衛(wèi)視元宵喜樂會(huì)在呼啦當(dāng)中開辟 的非常有趣的猜燈謎游戲。
[0004] 上述臺(tái)詞的一個(gè)關(guān)鍵方面就是參與猜燈謎游戲，即節(jié)目互動(dòng)。與傳統(tǒng)模式相比，參 與互動(dòng)既能增強(qiáng)節(jié)目的趣味性，也能提高觀眾的積極性。目前，觀眾可通過以下幾種方法參 與節(jié)目互動(dòng)：a)通過短信方式參與。此類方法交互性差，節(jié)目與觀眾無法做到即時(shí)互動(dòng)，并 且會(huì)產(chǎn)生費(fèi)用。b)通過交互式電視的遙控器參與互動(dòng)。通過電視遙控器參與節(jié)目互動(dòng)無疑 是非常方便地，但是普通電視的機(jī)頂盒因其技術(shù)手段制約，無法采用該方法參與到電視節(jié) 目互動(dòng)環(huán)節(jié)，只有交互式數(shù)字電視或?qū)⑵胀娨暀C(jī)頂盒升級(jí)為交互式數(shù)字電視才能參與電 視節(jié)目互動(dòng)。目前使用交互式數(shù)字電視的用戶量不多，交互式數(shù)字電視還未普及，同時(shí)使用 該方式無法參與評(píng)論，打開網(wǎng)頁(yè)的同時(shí)會(huì)造成頁(yè)面跳轉(zhuǎn)，影響觀看效果。c)通過掃描二維碼 進(jìn)入網(wǎng)站。該方法需要二維碼掃描軟件，并且掃描不方便。因此，以上幾種電視節(jié)目互動(dòng)參 與方法都不能直接快速地參與電視節(jié)目互動(dòng)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本發(fā)明提供了一種方便、快捷、可靠的基于音頻水印的 電視節(jié)目互動(dòng)參與方法及系統(tǒng)。
[0006] 為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用如下的技術(shù)方案：
[0007] -種基于音頻水印的電視節(jié)目互動(dòng)參與方法，包括步驟：
[0008] 步驟1，向電視節(jié)目音頻信號(hào)嵌入含互動(dòng)信息的水印信號(hào)；
[0009] 步驟2,采用播放裝置播放嵌入水印信號(hào)的電視節(jié)目音頻信號(hào)；
[0010] 步驟3,利用移動(dòng)終端設(shè)備錄下播放的嵌入水印信號(hào)的電視節(jié)目音頻信號(hào)；
[0011] 步驟4,從移動(dòng)終端設(shè)備錄下的嵌入水印信號(hào)的電視節(jié)目音頻信號(hào)中提取水印信 號(hào)，采用移動(dòng)終端設(shè)備連接水印信號(hào)中的互動(dòng)網(wǎng)址即可參與電視節(jié)目互動(dòng)。
[0012] 步驟1進(jìn)一步包括子步驟：
[0013] 步驟1. 1，對(duì)電視節(jié)目音頻信號(hào)進(jìn)行g(shù)ammatone分析濾波獲得N個(gè)子帶信號(hào)，并從 N個(gè)子帶信號(hào)中選取中頻子帶信號(hào)，即N個(gè)子帶信號(hào)中第m到n個(gè)子帶信號(hào)；
[0014] 步驟1. 2,將水印信號(hào)的偶數(shù)位符號(hào)存儲(chǔ)到CCI，奇數(shù)位符號(hào)存儲(chǔ)到LOAD，并采用 二進(jìn)制表示CCI和LOAD中符號(hào)；
[0015] 步驟1. 3,根據(jù)水印信號(hào)生成大小為NXM的矩陣chip，矩陣chip中元素初始值 均設(shè)為〇,M等于水印信號(hào)中符號(hào)的二進(jìn)制位數(shù)和lines的乘積：
[0016] 1. 3a，定義大小rowsXlines的擴(kuò)頻序列矩陣lookup,其由0和1構(gòu)成，每一行和 每一列中〇和1的數(shù)目相等，rows和lines均為偶數(shù)；
[0017] 1. 3b，令zidai初始值為m，frame初始值為1;
[0018]1. 3c，對(duì)當(dāng)前frame,若（frame-1)能被lines整除，生成[l，rows]內(nèi)的隨機(jī)整數(shù)， 采用該隨機(jī)整數(shù)更新擴(kuò)譜序列矩陣lookup當(dāng)前行號(hào)p_lut;若（frame-1)不能被lines整 除，保持?jǐn)U譜序列矩陣lookup當(dāng)前p_lut不變；
[0019] 1. 3d，將擴(kuò)頻序列矩陣lookup中第p_lut行第（frame-1) %lines+1列的元素值 與LOAD中第[(frame-1)/lines+1]位的二進(jìn)制數(shù)相異或，并將異或結(jié)果賦予矩陣chip的 第zidai行第frame列，[?]表示取整；
[0020] 1. 3e，令frame=frame+1，循環(huán)執(zhí)行步驟 1. 3c?1. 3d，直至frame大于M;
[0021]1. 3f，令zidai=zidai+1，令frame=1，循環(huán)執(zhí)行步驟1. 3c?1. 3e，直至 zidai>n；
[0022] 步驟1.4,采用矩陣chip對(duì)中頻子帶信號(hào)幅度進(jìn)行調(diào)制，獲得嵌入水印信號(hào)的N個(gè) 子帶信號(hào)，經(jīng)gammatone合成獲得含互動(dòng)信息的時(shí)域音頻信號(hào)。
[0023] 子步驟1. 3c中[1，rows]內(nèi)的隨機(jī)整數(shù)的生成通過調(diào)用matlab中隨機(jī)數(shù)生成器 實(shí)現(xiàn)，具體為：
[0024] 根據(jù)當(dāng)前窗序號(hào)和CCI中當(dāng)前符號(hào)調(diào)用RandStream函數(shù)初始化隨機(jī)數(shù)生成器種 子。
[0025] 步驟4所述的從移動(dòng)終端設(shè)備錄下的嵌入水印信號(hào)的電視節(jié)目音頻信號(hào)中提取 水印信號(hào)，進(jìn)一步包括子步驟：
[0026] 步驟4. 1，構(gòu)建包含所有可能的水印信號(hào)組合的三維矩陣watermark,具體為：
[0027] 4.la，定義大小rowsXlines的擴(kuò)頻序列矩陣lookup,其由0和1構(gòu)成，每一行和 每一列中〇和1的數(shù)目相等，rows和lines均為偶數(shù)；
[0028] 4.lb，令i初始值為0,bit初始值為1，frame初始值為1;
[0029] 4.lc，對(duì)當(dāng)前frame,若（frame-1)能被lines整除，生成[1，rows]內(nèi)的隨機(jī)整 數(shù)，采用該隨機(jī)整數(shù)更新擴(kuò)譜序列矩陣lookup當(dāng)前行號(hào)卩_1111:;若（frame-1)不能被lines 整除，保持?jǐn)U譜序列矩陣lookup當(dāng)前p_lut不變；將擴(kuò)頻序列矩陣lookup第p_lut行第 (frame-1) %lines+1 列的兀素值賦給watermark(bit,frame,i)；
[0030] 4.Id,令frame=frame+1，循環(huán)執(zhí)行步驟4.lc，直至frame大于M，M為水印信號(hào) 中符號(hào)的二進(jìn)制位數(shù)和lines的乘積，然后執(zhí)行步驟4.le;
[0031] 4.le，令bit=bit+1，frame= 1，循環(huán)執(zhí)行步驟 4.lc?4.ld，直到bit大于 (n-m+1),然后，執(zhí)行步驟4.If;
[0032] 4.If,令i=i+1，bit= 1，frame= 1，循環(huán)執(zhí)行步驟 4.lc?4.le，直到i等于 2%a為二進(jìn)制位數(shù)；
[0033] 步驟4. 2,定義用于控制頻域范圍的頻域索引矩陣decoder,頻域索引矩陣 decoder中各列代表一種頻域索引范圍，頻域索引范圍的開始頻率和結(jié)束頻率根據(jù)中頻子 帶編號(hào)設(shè)定；
[0034] 步驟4. 3,定義用于控制時(shí)域范圍的時(shí)間索引矩陣pointe，時(shí)間索引矩陣pointe 中各列代表一種時(shí)間縮放尺度對(duì)應(yīng)的時(shí)間索引值；
[0035] 步驟4. 4,根據(jù)協(xié)方差原理，獲得每一種頻域索引范圍和時(shí)間縮放尺度下矩陣 watermark對(duì)應(yīng)列中元素的相關(guān)值，取最大相關(guān)值對(duì)應(yīng)的i、時(shí)間索引指針timeindex、頻率 索引指針freqindex以最大相關(guān)值，并歸一化最大相關(guān)值；
[0036] 步驟4. 5,根據(jù)最大相關(guān)值對(duì)應(yīng)的i、時(shí)間索引指針timeindex、頻率索引指針 freqindex,運(yùn)用協(xié)方差公式計(jì)算待選水印值usage,當(dāng)連續(xù)三個(gè)歸一化的最大相關(guān)值之和 大于閾值，且當(dāng)連續(xù)三次最大相關(guān)值對(duì)應(yīng)的i值相等時(shí)，則認(rèn)為檢測(cè)出水??；否則，重新執(zhí) 行步驟4. 4。
[0037] 步驟4.lc中[l，rows]內(nèi)的隨機(jī)整數(shù)p_lu的生成通過調(diào)用matlab中隨機(jī)數(shù)生成 器實(shí)現(xiàn)，具體為：
[0038] 根據(jù)當(dāng)前i和當(dāng)前窗序號(hào)數(shù)window調(diào)用RandStream函數(shù)初始化隨機(jī)數(shù)生成器種 子。
[0039] 步驟4. 2具體為：
[0040] 根據(jù)中頻子帶信號(hào)首編號(hào)m和末編號(hào)n設(shè)置最大頻域索引范圍[startfre，endfreq]，startfre=m-b，為頻域索引開始頻率；endfreq=n+c，為頻域索引結(jié)束頻率； b、c為根據(jù)經(jīng)驗(yàn)設(shè)置的自然數(shù)；頻域索引矩陣decoder中各列代表的頻域索引范圍不大于 最大頻域索引范圍。
[0041] 步驟4. 3具體為：
[0042] 定義時(shí)間縮放因子scalefactor，根據(jù)時(shí)間縮放因子和當(dāng)前樣本點(diǎn)序號(hào) 數(shù)計(jì)算時(shí)間索引矩陣pointer元素值，其中第frame行、第timeindex列元素值 pointer(frame,timeindex)為：pointer(frame,timeindex) = ((1+(0? 2+frame)氺scalefa ctor*blocksperwindow/FRAMESPERWIND0ff)/searchstep
[0043]其中，blocksperwindow、FRAMESPERWINDOW為常量，blocksperwindow為縮放尺度 數(shù)量、擴(kuò)譜序列矩陣lookup列數(shù)和連續(xù)樣本點(diǎn)數(shù)的乘積，F(xiàn)RAMESPERWINDOW為縮放尺度數(shù) 量和擴(kuò)譜序列矩陣lookup列數(shù)的乘積。
[0044] 上述基于音頻水印的電視節(jié)目互動(dòng)參與方法對(duì)應(yīng)的系統(tǒng)，包括：
[0045] 水印信號(hào)嵌入模塊，用來向電視節(jié)目音頻信號(hào)嵌入含互動(dòng)信息的水印信號(hào)；
[0046] 播放模塊，用來采用播放裝置播放嵌入水印信號(hào)的電視節(jié)目音頻信號(hào)；
[0047] 錄音模塊，用來利用移動(dòng)終端設(shè)備錄下播放的嵌入水印信號(hào)的電視節(jié)目音頻信 號(hào)；
[0048] 水印信號(hào)提取模塊，用來從移動(dòng)終端設(shè)備錄下的嵌入水印信號(hào)的電視節(jié)目音頻信 號(hào)中提取水印信號(hào)，采用移動(dòng)終端設(shè)備連接水印信號(hào)中的互動(dòng)網(wǎng)址即可參與電視節(jié)目互 動(dòng)。
[0049] 本發(fā)明的目的是提供一種基于音頻水印參與電視節(jié)目互動(dòng)的方法，使其能夠方便 快捷地獲得相關(guān)互動(dòng)信息，而且包含的信息量可以很大，即可以大大提高水印信息嵌入量 并且具有很高的可靠性。
[0050] 因此，需要一種基于音頻水印的參與電視節(jié)目互動(dòng)的方法，此方法既不影響觀眾 對(duì)電視節(jié)目的觀賞，又能自動(dòng)的參與互動(dòng)，無需耗時(shí)又繁瑣的輸入網(wǎng)址，既方便又快捷。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0051] 圖1是本發(fā)明方法的具體流程圖；
[0052] 圖2是嵌入步驟流程圖；
[0053] 圖3是提取步驟流程圖。

【具體實(shí)施方式】
[0054] 本發(fā)明方法包括四個(gè)步驟：（1)嵌入步驟，即向電視節(jié)目音頻信號(hào)嵌入包含互動(dòng) 信息的水印信號(hào)，本發(fā)明采用基于幅度調(diào)制的嵌入算法將水印信號(hào)嵌入電視節(jié)目音頻信 號(hào)；所述的互動(dòng)信息指與電視節(jié)目相關(guān)的互動(dòng)信息，一般為一組符號(hào)，例如網(wǎng)址，將各符號(hào) 轉(zhuǎn)換為與之對(duì)應(yīng)的ASCII碼，即包含互動(dòng)信息的水印信號(hào)。（2)播放步驟，即利用播放裝 置（電視機(jī)或播放器）播放嵌入水印信號(hào)的電視節(jié)目；（3)錄音步驟，即使用移動(dòng)終端設(shè)備 錄下播放的嵌入水印信號(hào)的電視節(jié)目音頻信號(hào)，由于包含水印信號(hào)的電視節(jié)目音頻信號(hào)僅 需幾分鐘甚至幾秒鐘，因此，僅需要隨意錄取電視節(jié)目音頻信號(hào)的一部分即可；(4)提取步 驟，即利用移動(dòng)終端設(shè)備從嵌入水印信號(hào)的電視節(jié)目音頻信號(hào)中提取水印信號(hào)，只要采用 移動(dòng)終端打開網(wǎng)絡(luò)即可立即參與電視節(jié)目互動(dòng)。
[0055] 上述嵌入步驟的詳細(xì)過程如下：
[0056] 1. 1對(duì)電視節(jié)目音頻信號(hào)進(jìn)行g(shù)ammatone分析濾波，將電視節(jié)目音頻信號(hào)分解成N 個(gè)子帶信號(hào)。
[0057] 1. 2根據(jù)人耳聽覺的bark帶從子步驟1. 1獲得的N個(gè)子帶信號(hào)中選取中頻子帶信 號(hào)，以避開人耳較為敏感的低頻部分。一般可選取13?20的bark帶所對(duì)應(yīng)的頻率。
[0058] 1. 3將含有互動(dòng)信息的水印信號(hào)進(jìn)行預(yù)處理，以使水印信號(hào)能適合后續(xù)運(yùn)算。
[0059] 1. 4生成chip矩陣，用于將預(yù)處理的水印信號(hào)進(jìn)行隨機(jī)分配，以便不被破壞者檢 測(cè)出來。
[0060] 1. 5根據(jù)chip矩陣中元素值對(duì)選取的中頻子帶信號(hào)幅度進(jìn)行調(diào)制。
[0061] 1. 6采用gammatone合成濾波將嵌入水印信號(hào)的N個(gè)中頻子帶信號(hào)合成含互動(dòng)信 息的時(shí)域音頻信號(hào)，即嵌入水印信號(hào)的電視節(jié)目音頻信號(hào)。
[0062] 上述提取步驟的詳細(xì)過程如下：
[0063] 4. 1根據(jù)嵌入水印信號(hào)的電視節(jié)目音頻信號(hào)生成由0和1為元素的 watermark(bit，frame,i)矩陣，用于包含所有可能的互動(dòng)信息情況。其中，bit取值范圍 1?n-m+1,frame取值范圍1?42,42表示擴(kuò)頻序列位數(shù)和水印信號(hào)中符號(hào)的二進(jìn)制位數(shù) 的乘積，i取值范圍〇?27,具體實(shí)施中，取m= 13、n= 22。
[0064] 4. 2生成decoder矩陣，用于頻域范圍的控制。decoder矩陣中兀素最大值endfreq 為n+3,最小值startfre為m-3,具體實(shí)施中獲得的decoder矩陣為10行7列的矩陣，每列 對(duì)應(yīng)一種頻率索引，如下：
[0065] 10 11 12 13 14 15 16
[0066] 11 12 13 14 15 16 17
[0067] 12 13 14 15 16 17 18
[0068] 13 14 15 16 17 18 19
[0069] 14 15 16 17 18 19 20
[0070] 15 16 17 18 19 20 21
[0071] 16 17 18 19 20 21 22
[0072] 17 18 19 20 21 22 23
[0073] 18 19 20 21 22 23 24
[0074] 19 20 21 22 23 24 25
[0075] 4. 3生成pointer矩陣，用于時(shí)域范圍的控制。
[0076] 4. 4裝載循環(huán)緩沖區(qū)，用于存儲(chǔ)待處理參數(shù)。
[0077] 4. 5求取待處理參數(shù)的歸一化相關(guān)最大值。
[0078] 4. 6根據(jù)最大的歸一化相關(guān)值，利用檢測(cè)公式，檢測(cè)出水印數(shù)據(jù)CCI和LOAD，此發(fā) 明所用的相關(guān)函數(shù)在原始相關(guān)函數(shù)的基礎(chǔ)上做了改正，極大程度上提高了準(zhǔn)確率。
[0079] 下面將結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】進(jìn)一步說明本發(fā)明技術(shù)方案。
[0080] 見圖1，首先，采用嵌入算法將包含互動(dòng)信息的水印信號(hào)嵌入電視節(jié)目音頻信號(hào)， 得到嵌入水印信號(hào)的電視節(jié)目音頻信號(hào)，采用電視機(jī)或播放器等播放裝置播放嵌入水印信 號(hào)的電視節(jié)目音頻信號(hào)，播放同時(shí)采用移動(dòng)終端設(shè)備錄取嵌入水印信號(hào)的電視節(jié)目音頻信 號(hào)；錄音完畢，立馬通過移動(dòng)終端設(shè)備從錄取的電視節(jié)目音頻信號(hào)中提取水印信號(hào)，如互動(dòng) 網(wǎng)址等；最后，采用移動(dòng)終端設(shè)備打開網(wǎng)址即可參與電視節(jié)目互動(dòng)。
[0081] 圖2示出了本實(shí)施例中向電視節(jié)目音頻信號(hào)嵌入含互動(dòng)信息的水印信號(hào)的流程 圖，詳細(xì)過程如下：
[0082] 步驟1. 1，采用gammatone分析濾波器組將電視節(jié)目音頻信號(hào)分解成N個(gè)子帶信 號(hào)。
[0083] gammatone分析濾波器組能很好地模擬人耳基底膜的分頻特性，本發(fā)明利用 ga_atone分析濾波器模擬人耳聽覺頻率響應(yīng)，其時(shí)域表達(dá)形式如下：
[0084] gj(t) =AtN_1exp(-2bjt)cos(2fjt+i) (1)
[0085] 式（1)中：
[0086] gi (t)表示第i個(gè)子帶信號(hào)在t時(shí)刻的幅值；t表示時(shí)間，t> 0 ;A為濾波器增益；N 為濾波器階數(shù)，i為濾波器階數(shù)編號(hào)，1彡i彡N;f是中心頻率，小i是相位屯是衰減因子， 該因子決定響應(yīng)濾波器的帶寬屯=1.019ERB(fi)，其中，ERB(fi)為等效矩形帶寬，ERB(fi) =24. 7(4. 37^/1000+1)〇
[0087] 步驟1. 2,選取步驟1. 1獲得的N個(gè)子帶信號(hào)中的中頻子帶信號(hào)，如第m到n個(gè)子 帶信號(hào)，m<n，選擇中頻子帶信號(hào)是為了避開人耳敏感的低頻信號(hào)。
[0088] 步驟1. 3,水印信號(hào)的預(yù)處理。
[0089]將水印信號(hào)中偶數(shù)位符號(hào)存儲(chǔ)到CCI中，將奇數(shù)位符號(hào)存儲(chǔ)到LOAD中，并采 用二進(jìn)制表示CCI和LOAD中符號(hào)。假設(shè)水印信號(hào)為" 1234567890ABCDEF"，則CCI= {1，3,5,7,9，A，C，E}，LOAD= {2,4,6,8,0,8,0，？}，位數(shù)從0開始記。為了能將六5(：11碼表 中所有符號(hào)都表示出來，將CCI和LOAD中各符號(hào)均用7位二進(jìn)制數(shù)表示，例如，符號(hào)"h"對(duì) 應(yīng)的ASCII碼為104,則采用1101000表示"h"。
[0090] 步驟1. 4,生成矩陣chip。
[0091] 構(gòu)建大小為NX42的矩陣chip，其中，N為步驟1. 1獲得的子帶信號(hào)數(shù)，第m行到 第n行所有元素均為二進(jìn)制數(shù),其余元素均為0。
[0092] 本步驟具體如下：
[0093] (1)構(gòu)建大小為12X6的擴(kuò)譜序列矩陣lookup，其元素均為二級(jí)制數(shù)，其每行均 為一個(gè)6位二進(jìn)制數(shù)構(gòu)成的擴(kuò)譜序列。
[0094]自定義擴(kuò)譜序列矩陣lookup中元素，元素為0或1，保證擴(kuò)譜序列矩陣lookup每 一行和每一列中〇和1數(shù)目相等。擴(kuò)譜序列矩陣lookup大小并不限于12X6,其大小可根 據(jù)實(shí)際情況自行設(shè)定。
[0095] 本具體實(shí)施中，采用7位二進(jìn)制數(shù)表示水印信號(hào)符號(hào)，每一位二進(jìn)制數(shù)采用擴(kuò)譜 序矩陣lookup進(jìn)行擴(kuò)譜，由于擴(kuò)譜序矩陣lookup有6列，則矩陣chip列數(shù)應(yīng)設(shè)為7X6 =42 列。
[0096] (2)已知當(dāng)前窗序號(hào)window以及當(dāng)前窗所對(duì)應(yīng)的CCI和LOAD的值，當(dāng)前窗序號(hào) window初始值為1，使用當(dāng)前窗序號(hào)和當(dāng)前窗對(duì)應(yīng)的CCI值調(diào)用RandStream函數(shù)初始化隨 機(jī)數(shù)生成器種子，具體可采用matlab實(shí)現(xiàn)。嵌入一個(gè)水印符號(hào)所需要的樣本點(diǎn)數(shù)即為一個(gè) 窗。水印嵌入時(shí)會(huì)對(duì)應(yīng)時(shí)間計(jì)數(shù)器，當(dāng)時(shí)間計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)達(dá)到一個(gè)窗大小時(shí)，則將當(dāng)前窗序號(hào) 加1。
[0097] 假設(shè)水印信號(hào)為"12345678"，將水印信號(hào)偶數(shù)位符號(hào)存儲(chǔ)于CCI，奇數(shù)位符號(hào)存 儲(chǔ)于LOAD，那么窗序號(hào)window和CCI、LOAD值的對(duì)應(yīng)關(guān)系見表1。
[0098] 表1窗序號(hào)window和CCI、LOAD值的對(duì)應(yīng)關(guān)系

【權(quán)利要求】
1. 基于音頻水印的電視節(jié)目互動(dòng)參與方法，其特征在于，包括步驟： 步驟1，向電視節(jié)目音頻信號(hào)嵌入含互動(dòng)信息的水印信號(hào)； 步驟2,采用播放裝置播放嵌入水印信號(hào)的電視節(jié)目音頻信號(hào)； 步驟3,利用移動(dòng)終端設(shè)備錄下播放的嵌入水印信號(hào)的電視節(jié)目音頻信號(hào)； 步驟4,從移動(dòng)終端設(shè)備錄下的嵌入水印信號(hào)的電視節(jié)目音頻信號(hào)中提取水印信號(hào)，采 用移動(dòng)終端設(shè)備連接水印信號(hào)中的互動(dòng)網(wǎng)址即可參與電視節(jié)目互動(dòng)。
2. 如權(quán)利要求1所述的基于音頻水印的電視節(jié)目互動(dòng)參與方法，其特征在于： 步驟1進(jìn)一步包括子步驟： 步驟1進(jìn)一步包括子步驟： 步驟1. 1，對(duì)電視節(jié)目音頻信號(hào)進(jìn)行g(shù)ammatone分析濾波獲得N個(gè)子帶信號(hào)，并從N個(gè) 子帶信號(hào)中選取中頻子帶信號(hào)，即N個(gè)子帶信號(hào)中第m到η個(gè)子帶信號(hào)； 步驟1. 2,將水印信號(hào)的偶數(shù)位符號(hào)存儲(chǔ)到CCI，奇數(shù)位符號(hào)存儲(chǔ)到LOAD，并采用二進(jìn) 制表示CCI和LOAD中符號(hào)； 步驟1. 3,根據(jù)水印信號(hào)生成大小為N X M的矩陣chip，矩陣chip中元素初始值均設(shè) 為0, M等于水印信號(hào)中符號(hào)的二進(jìn)制位數(shù)和lines的乘積： I. 3a，定義大小rowsX lines的擴(kuò)頻序列矩陣lookup,其由0和1構(gòu)成，每一行和每一 列中0和1的數(shù)目相等，rows和lines均為偶數(shù)； I. 3b，令zidai初始值為m，frame初始值為1 ; I. 3c，對(duì)當(dāng)前frame,若（frame-Ι)能被lines整除，生成[1，rows]內(nèi)的隨機(jī)整數(shù)，采 用該隨機(jī)整數(shù)更新擴(kuò)譜序列矩陣lookup當(dāng)前行號(hào)卩_1111:;若（frame-Ι)不能被lines整除， 保持?jǐn)U譜序列矩陣lookup當(dāng)前p_lut不變； 1. 3d，將擴(kuò)頻序列矩陣lookup中第p_lut行第（frame-1) % lines+Ι列的元素值與 LOAD中第[(frame-1)/lines+Ι]位的二進(jìn)制數(shù)相異或，并將異或結(jié)果賦予矩陣chip的第 zidai行第frame列，[·]表示取整； I. 3e，令frame = frame+1，循環(huán)執(zhí)行步驟I. 3c?L 3d，直至frame大于M ; I. 3f，令 zidai = zidai+Ι，令 frame = 1，循環(huán)執(zhí)行步驟 I. 3c ?I. 3e，直至 zidai>n ; 步驟1. 4,采用矩陣chip對(duì)中頻子帶信號(hào)幅度進(jìn)行調(diào)制，獲得嵌入水印信號(hào)的N個(gè)子帶 信號(hào)，經(jīng)gammatone合成獲得含互動(dòng)信息的時(shí)域音頻信號(hào)。
3. 如權(quán)利要求2所述的基于音頻水印的電視節(jié)目互動(dòng)參與方法，其特征在于： 子步驟I. 3c中[1，rows]內(nèi)的隨機(jī)整數(shù)的生成通過調(diào)用matlab中隨機(jī)數(shù)生成器實(shí)現(xiàn)， 具體為： 根據(jù)當(dāng)前窗序號(hào)和CCI中當(dāng)前符號(hào)調(diào)用RandStream函數(shù)初始化隨機(jī)數(shù)生成器種子。
4. 如權(quán)利要求1所述的基于音頻水印的電視節(jié)目互動(dòng)參與方法，其特征在于： 步驟4所述的從移動(dòng)終端設(shè)備錄下的嵌入水印信號(hào)的電視節(jié)目音頻信號(hào)中提取水印 信號(hào)，進(jìn)一步包括子步驟： 步驟4. 1，構(gòu)建包含所有可能的水印信號(hào)組合的三維矩陣watermark,具體為： 4. Ia,定義大小rowsX lines的擴(kuò)頻序列矩陣lookup,其由0和1構(gòu)成，每一行和每一 列中0和1的數(shù)目相等，rows和lines均為偶數(shù)； 4. lb，令i初始值為0, bit初始值為1，frame初始值為1 ; 4. lc，對(duì)當(dāng)前frame,若（frame-1)能被lines整除，生成[1，rows]內(nèi)的隨機(jī)整數(shù)， 采用該隨機(jī)整數(shù)更新擴(kuò)譜序列矩陣lookup當(dāng)前行號(hào)p_lut ;若（frame-Ι)不能被lines 整除，保持?jǐn)U譜序列矩陣lookup當(dāng)前p_lut不變；將擴(kuò)頻序列矩陣lookup第p_lut行第 (frame-1) % lines+Ι 列的兀素值賦給 watermark (bit, frame, i)； 4. Id,令frame = frame+1，循環(huán)執(zhí)行步驟4. lc，直至frame大于M，M為水印信號(hào)中符 號(hào)的二進(jìn)制位數(shù)和lines的乘積，然后執(zhí)行步驟4. Ie ; 4. le，令 bit = bit+1，frame = 1，循環(huán)執(zhí)行步驟 4. Ic ?4. ld，直到 bit 大于（n-m+1)， 然后，執(zhí)打步驟4. If ; 4. If,令 i = i+1，bit = 1，frame = 1，循環(huán)執(zhí)行步驟 4. Ic ?4. Ie,直到 i 等于 2a，a 為二進(jìn)制位數(shù)； 步驟4. 2,定義用于控制頻域范圍的頻域索引矩陣decoder，頻域索引矩陣decoder中 各列代表一種頻域索引范圍，頻域索引范圍的開始頻率和結(jié)束頻率根據(jù)中頻子帶編號(hào)設(shè) 定； 步驟4. 3,定義用于控制時(shí)域范圍的時(shí)間索引矩陣pointe，時(shí)間索引矩陣pointe中各 列代表一種時(shí)間縮放尺度對(duì)應(yīng)的時(shí)間索引值； 步驟4. 4,根據(jù)協(xié)方差原理，獲得每一種頻域索引范圍和時(shí)間縮放尺度下矩陣 watermark對(duì)應(yīng)列中元素的相關(guān)值，取最大相關(guān)值對(duì)應(yīng)的i、時(shí)間索引指針timeindex、頻率 索引指針freqindex以最大相關(guān)值，并歸一化最大相關(guān)值； 步驟4. 5,根據(jù)最大相關(guān)值對(duì)應(yīng)的i、時(shí)間索引指針timeindex、頻率索引指針 freqindex,運(yùn)用協(xié)方差公式計(jì)算待選水印值usage,當(dāng)連續(xù)三個(gè)歸一化的最大相關(guān)值之和 大于閾值，且當(dāng)連續(xù)三次最大相關(guān)值對(duì)應(yīng)的i值相等時(shí)，則認(rèn)為檢測(cè)出水印；否則，重新執(zhí) 行步驟4. 4。
5. 如權(quán)利要求4所述的基于音頻水印的電視節(jié)目互動(dòng)參與方法，其特征在于： 步驟4. Ic中[l，rows]內(nèi)的隨機(jī)整數(shù)p_lu的生成通過調(diào)用matlab中隨機(jī)數(shù)生成器實(shí) 現(xiàn)，具體為： 根據(jù)當(dāng)前i和當(dāng)前窗序號(hào)數(shù)window調(diào)用RandStream函數(shù)初始化隨機(jī)數(shù)生成器種子。
6. 如權(quán)利要求4所述的基于音頻水印的電視節(jié)目互動(dòng)參與方法，其特征在于： 步驟4. 2具體為： 根據(jù)中頻子帶信號(hào)首編號(hào)m和末編號(hào)η設(shè)置最大頻域索引范圍[startfre，endfreq]， startfre = m-b，為頻域索引開始頻率；endfreq = n+c，為頻域索引結(jié)束頻率；b、c為根據(jù) 經(jīng)驗(yàn)設(shè)置的自然數(shù)；頻域索引矩陣decoder中各列代表的頻域索引范圍不大于最大頻域索 引范圍。
7. 如權(quán)利要求4所述的基于音頻水印的電視節(jié)目互動(dòng)參與方法，其特征在于： 步驟4. 3具體為： 定義時(shí)間縮放因子scalefactor，根據(jù)時(shí)間縮放因子和當(dāng)前樣本點(diǎn)序號(hào)數(shù) 計(jì)算時(shí)間索引矩陣pointer元素值，其中第frame行、第timeindex列元素值 pointer(frame, timeindex)為：pointer(frame, timeindex)= ((1+(0. 2+frame)*scalefactor*blocksperwindow/FRAMESPERWIND0ff)/searchstep 其中，blocksperwindow、FRAMESPERWINDOW 為常量，blocksperwindow 為縮放尺度數(shù) 量、擴(kuò)譜序列矩陣lookup列數(shù)和連續(xù)樣本點(diǎn)數(shù)的乘積，F(xiàn)RAMESPERWINDOW為縮放尺度數(shù)量 和擴(kuò)譜序列矩陣lookup列數(shù)的乘積。
8.基于音頻水印的電視節(jié)目互動(dòng)參與系統(tǒng)，其特征在于，包括： 水印信號(hào)嵌入模塊，用來向電視節(jié)目音頻信號(hào)嵌入含互動(dòng)信息的水印信號(hào)； 播放模塊，用來采用播放裝置播放嵌入水印信號(hào)的電視節(jié)目音頻信號(hào)； 錄音模塊，用來利用移動(dòng)終端設(shè)備錄下播放的嵌入水印信號(hào)的電視節(jié)目音頻信號(hào)； 水印信號(hào)提取模塊，用來從移動(dòng)終端設(shè)備錄下的嵌入水印信號(hào)的電視節(jié)目音頻信號(hào)中 提取水印信號(hào)，采用移動(dòng)終端設(shè)備連接水印信號(hào)中的互動(dòng)網(wǎng)址即可參與電視節(jié)目互動(dòng)。
【文檔編號(hào)】H04N21/81GK104320719SQ201410647192
【公開日】2015年1月28日 申請(qǐng)日期:2014年11月14日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月14日
【發(fā)明者】高戈, 陳怡 , 呂亞平, 張康 申請(qǐng)人:武漢大學(xué)