[发明专利]一种数字版权保护与内容认证的多功能音频保护方法

说明书

本发明公开了一种数字版权保护与内容认证的多功能音频保护方法，其特征在于，采用相似性计算不同音频帧间MFCC特征系数的距离，得到每帧的相似帧，然后利用相似帧对遭受篡改的音频帧进行恢复，计算相似帧的具体步骤如下:(1)将原始音频信号X按N点分帧,得到M帧数据F1，F2，…，FM；(2)计算每帧的MFCCfi，i＝1，2，…，M；(3)计算相邻帧之间的相似性Sij＝ViVj/(||Vi||||Vj||),1≤i≤M,1≤j≤M，其中Vi和Vj表示第i帧和第j帧对应的MFCC特征向量，对Sij从大到小排序，最大距离dm(1≤m≤M)对应的Fm帧被确定为Fi的相似帧。本发明能达到对篡改的音频进行定位或者恢复的目的。

技术领域

本发明涉及数字版权保护技术领域，尤其涉及一种数字版权保护与内容认证 的多功能音频保护方法。

背景技术

在实际应用中,多媒体数据的版权和完整性往往需要同时保护,这就需要在 多媒体数据中同时嵌入鲁棒性水印和脆弱性水印。其中，鲁棒性水印用来抵抗 各种信号攻击达到版权保护的目的；脆弱性水印用来达到多媒体内容完整性认 证和对篡改的音频进行定位以及恢复的目的。目前，已提出许多用于音频版权 保护和内容完整性认证的数字音频水印技术。但是,这些音频水印技术不能达到 对篡改的音频进行定位或者恢复的目的。基于此，现研究一种既可用于数字版 权保护又可用于内容认证的多功能音频水印算法，从而解决上述问题。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供了一种数字版权保护与内容 认证的多功能音频保护方法。

本发明是通过以下技术方案实现的：一种数字版权保护与内容认证的多功 能音频保护方法，采用相似性计算不同音频帧间MFCC特征系数的距离，得到每 帧的相似帧，然后利用相似帧对遭受篡改的音频帧进行恢复，计算相似帧的具 体步骤如下:

(1)将原始音频信号X按N点分帧,得到M帧数据F₁，F₂，…，F_M；

(2)计算每帧的MFCCf_i，i＝1，2，…，M；

(3)计算相邻帧之间的相似性S_ij＝V_iV_j/(||V_i||||V_j||),1≤i≤M,1≤j≤M， 其中V_i和V_j表示第i帧和第j帧对应的MFCC特征向量，对S_ij从大到小排序， 最大距离d_m(1≤m≤M)对应的F_m帧被确定为F_i的相似帧。

作为本发明的优选方式之一，所述MFCC特征系数的求取过程包括如下步骤：

(1)将音频信号分帧，将每帧乘上汉明窗，得到其时域信号x(n)，进行 短时傅里叶变换得到其频谱信号x(k)；

(2)将x(k)作为Mel带通滤波器的输入，用M个Mel带通滤波器进行滤 波，这时第k个滤波器输出功率谱x＇(k)；

(3)将每个滤波器的输出取对数能量，得到相应频带的对数功率谱，并进 行反离散余弦变换，得到L个MFCC系数，

作为本发明的优选方式之一，所述L的数量为12-16。

作为本发明的优选方式之一，通过上述算法得到的相似帧是十进制的，将 其转换成n位二进制序列(n根据帧数M的大小来确定)，得到大小为M*n鲁棒 性水印W，W＝{w(i,j),1≤i≤M,1≤j≤n}；其中w(i,j)∈{0，1}。

作为本发明的优选方式之一，所述鲁棒性水印嵌入方法包括以下步骤：