[发明专利]一种基于符号位自适应嵌入的MP3音频信息隐藏方法和系统有效

专利信息
申请号: 201811532427.0 申请日: 2018-12-14
公开(公告)号: CN109448744B 公开(公告)日: 2022-02-01
发明(设计)人: 杨云朝;杨坤;易小伟;赵险峰;于海波 申请(专利权)人: 中国科学院信息工程研究所
主分类号: G10L19/018 分类号: G10L19/018
代理公司: 北京君尚知识产权代理有限公司 11200 代理人: 邱晓锋
地址: 100093 *** 国省代码: 北京;11
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摘要:
搜索关键词: 一种 基于 符号 自适应 嵌入 mp3 音频 信息 隐藏 方法 系统
【权利要求书】:

1.一种基于符号位自适应嵌入的MP3音频信息隐藏方法,其特征在于,包括以下步骤:

1)提取MP3音频的大值区和小值区中符合条件的QMDCT系数的符号位,作为秘密信息嵌入的载体;

2)依据QMDCT系数的修改幅度和心理声学模型中的人耳听觉阈值,计算每一个可嵌入位置的修改代价;

3)根据每一个可嵌入位置的修改代价,利用STC编码选择失真最小的嵌入路径,通过修改QMDCT系数的符号位完成秘密信息的嵌入;

其中,步骤1)包括:

1.1)对MP3载体音频进行解码,提取出每个颗粒的大值区和小值区中绝对值小于等于阈值T的非零QMDCT系数xj的符号位Ci

1.2)如果xj大于零且绝对值小于T,则符号位Ci等于0;如果xj小于零且绝对值小于T,则符号位Ci等于1;如果系数不符合嵌入条件则跳过,继续遍历下一个系数;

1.3)将大值区与小值区的符号位进行拼接,得到只包含0和1的二进制比特串C,作为秘密信息嵌入的载体;

其中,步骤2)采用下式计算可嵌入位置的修改代价:

其中,xj表示QMDCT系数;dj表示系数值的修改幅度;tj表示绝对听觉阈值;σ是常数以确保(tj+σ)大于1;对数运算起平滑作用。

2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,步骤1)通过设置阈值的方式控制嵌入秘密信息时选用的QMDCT系数的范围,以避免对绝对值大的QMDCT系数进行修改而造成严重的感知失真。

3.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,步骤3)中STC编码根据可嵌入位置的修改代价,自适应的选取最优嵌入路径将部分秘密信息嵌入到符号位比特向量中,并且使得嵌入总失真最小,得到载密的符号位比特向量。

4.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,步骤3)将步骤1)提取的QMDCT系数的符号位和步骤2)计算的修改代价使用相同的置乱算法和置乱密钥进行置乱,使得嵌入点的代价能够均匀分布,然后使用STC编码进行秘密信息的嵌入,然后使用逆置乱算法和置乱密钥进行逆置乱。

5.根据权利要求4所述的方法,其特征在于,秘密信息嵌入完成后,根据逆置乱得到的结果重新分配音频QMDCT系数的符号位,并继续进行MP3编码,得到载密音频。

6.根据权利要求4所述的方法,其特征在于,采用以下步骤提取秘密信息:

(1)将MP3载体音频进行解码,提取出每个颗粒的大值区和小值区中绝对值小于等于阈值的非零QMDCT系数的符号位;如果系数不符合条件,继续提取下一个系数的符号位;最后得到载密QMDCT系数符号位二进制比特串S;

(2)利用与嵌入操作过程中一致的置乱算法和置乱密钥,对S进行置乱,得到载密符号位二进制比特串S′;

(3)根据载密符号位二进制比特串S′,利用STC解码提取出秘密信息二进制比特串。

7.一种采用权利要求1~6中任一权利要求所述方法的基于符号位自适应嵌入的MP3音频信息隐藏系统,其特征在于,包括:

符号位提取模块,负责提取MP3音频的大值区和小值区中符合条件的QMDCT系数的符号位,作为秘密信息嵌入的载体;

修改代价计算模块,负责依据QMDCT系数的修改幅度和心理声学模型中的人耳听觉阈值,计算每一个可嵌入位置的修改代价;

秘密信息嵌入模块,负责根据每一个可嵌入位置的修改代价,利用STC编码选择失真最小的嵌入路径,通过修改QMDCT系数的符号位完成秘密信息的嵌入。

8.根据权利要求7所述的系统,其特征在于,还包括秘密信息提取模块,负责采用以下步骤提取秘密信息:

(1)将MP3载体音频进行解码,提取出每个颗粒的大值区和小值区中绝对值小于等于阈值的非零QMDCT系数的符号位;如果系数不符合条件,继续提取下一个系数的符号位;最后得到载密QMDCT系数符号位二进制比特串S;

(2)利用与嵌入操作过程中一致的置乱算法和置乱密钥,对S进行置乱,得到载密符号位二进制比特串S′;

(3)根据载密符号位二进制比特串S′,利用STC解码提取出秘密信息二进制比特串。

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