[发明专利]一种大容量音频信息隐藏的方法

说明书

本发明提供一种大容量音频信息隐藏的方法，利用基于平均能量的自适应阈值分别对载体音频和隐蔽信息的小波系数进行筛选，使携密音频拥有更好的透明性；根据实际隐蔽语音的特点，利用小波系数的特征实现自适应容量选取，提高载体音频嵌入隐蔽信息的效率；隐蔽信息嵌入过程中，首先采用间接的方式嵌入隐蔽信息，将隐蔽信息转化为嵌入因子后隐藏于载体音频，然后利用最不重要替换法的思想，将载体音频二进制数的若干低位用嵌入因子的二进制数替换从而得到携密信息。本发明具有良好透明性和鲁棒性，能够大大提高载体音频嵌入隐蔽信息的效率，相对容量达到100％甚至以上。本发明方法简单、执行效率高，适用于大容量音频信息隐藏。

技术领域

本发明属于音频信息隐藏技术领域，特别是涉及一种具有良好透明性和鲁棒性的基于小波变换的大容量音频信息隐藏的方法。

背景技术

相对于传统的密码学技术，信息隐藏技术更加侧重于隐蔽信息的“存在性”。它利用载体信息(图片、语音、视频等)的冗余性将秘密信息嵌入在其中，由于载体信息被隐藏后外部表现的只是载体的外部特征，且人的感官具有局限性，故不容易感受到嵌入秘密信息前后载体信息的不同，从而达到信息隐蔽目的。而隐藏有秘密信息的载体通过信道到达接受方，接受方能够通过检测器利用密钥从中恢复出秘密信息。

与数字图像和视频水印等相比，音频信息隐藏技术面临着更大的挑战。一方面由于人类听觉系统HAS(Human Auditory System)对随机噪声十分的敏感，使得可以嵌入的信息量十分的有限，而且人类听觉系统(HAS)要比人类视觉系统HVS(Human Visual System)灵敏得多，音频信息隐藏的不可感知性实现起来要比图像上困难很多，这给音频信息隐藏的研究带来了很大的困难；另外一方面与视频和图像等载体相比，音频在相同时间间隔内采样的点数要少得多。这意味着可以在音频信号中嵌入的信息量要比图像、视频等载体少得多。但是，在以文字、图片、语音等人类主要的交流方式中，语音效率更高，因而以音频信息为载体的信息隐藏技术一一音频信息隐藏技术，成为了研究的热点之一。

目前，音频信息隐藏技术在隐蔽信息嵌入的方法上主要分为时域算法和变换域算法。经典的时域算法包含最不重要位替换法、回声隐藏法等。由于时间域算法只是对音频信号的时域波形进行处理，所以实现起来简单，但是鲁棒性较差。例如，最不重要位替换法可以有很好的透明性和隐藏容量优点，但是经不起任何干扰。甚至不能抵抗传输信道中噪声的干扰，即便是应用于隐蔽通信的低鲁棒性要求都满足不了。回声隐藏法虽然改善了一定的鲁棒性，但是隐藏容量太低，并且不是盲提取，对于实用性来说大大折扣。因此，基于时间域算法的音频信息隐藏技术在实用性上面受到很大的限制。变换域算法一般先对载体信号进行某种变换(如离散傅里叶变换DFT，离散余弦变换DCT,离散小波变换DWT)运算，然后通过修改变化域系数来嵌入信息。由于音频信号在变换域所得到的系数能反应出其信号本身的特征，结合人耳的听觉效应及掩蔽特性曲线，不仅增强了算法的鲁棒性，还大大提高了携密音频的透明性，但是隐藏信息的容量通常有限。因此，如何在保证良好透明性和鲁棒性的基础上，提高音频信息隐藏技术的容量是推进该技术实用化的重要因素之一，并成为本领域亟待解决的技术问题。

发明内容

针对上述问题，本发明提出一种大容量音频信息隐藏的方法。

本发明提供的技术方案提供一种大容量音频信息隐藏的方法，利用基于平均能量的自适应阈值分别对载体音频和隐蔽信息的小波系数进行筛选，使携密音频拥有更好的透明性；根据实际隐蔽语音的特点，利用小波系数的特征实现自适应容量选取，提高载体音频嵌入隐蔽信息的效率；隐蔽信息嵌入过程中，首先采用间接的方式嵌入隐蔽信息，将隐蔽信息转化为嵌入因子后隐藏于载体音频，然后利用最不重要替换法的思想，将载体音频二进制数的若干低位用嵌入因子的二进制数替换从而得到携密信息。

而且，利用基于平均能量的自适应阈值分别对载体音频和隐蔽信息的小波系数进行筛选，实现方式如下，

分别计算载体音频和隐蔽信息的各层小波系数的平均能量；