[发明专利]一种用于版权管理的数字音频水印算法

摘要

本发明涉及一种用数字音频水印进行版权管理的方法，该方法将水印信号嵌入到音频信号能量的对数域中使解码与幅度无关；通过对嵌入的水印信息的帧结构进行合理设计，使得解嵌结果的时长统计精度达到秒级，并且在各种剪切、拼接、插入其他音频信号等操作下解码时间精度和解码正确率不受影响；嵌入的信息采用RSA数字签名算法进行加密，使得嵌入信息具有保密性；嵌入算法有效地利用了音频的短时平稳具有的相关性减少了载体音频对水印信息的干扰，从而显著地改善了水印解出的成功率和准确率。本方法通过引入数字水印技术对入媒资库的音频素材进行标识，之后通过对播出流或音频文件的解码分析得到素材的使用情况，从而获得版权付费信息。

主权项

一种用数字音频水印进行版权管理的方法，该方法包含水印信息的嵌入方法和水印信息的提取检测方法，其中，所述的水印信息的嵌入方法包含以下步骤：(1‑1)水印信息预处理，首先对水印信息的加密和编码，得到水印编码信息序列{ei，0≤i＜LB}；(1‑2)对得到的水印编码信息{ei，0≤i＜LB}进行成帧封装；首先，将嵌入的含媒资版权管理信息的水印编码信息分成N段，并以不同的扩频码标识不同的分段；然后，将每个水印编码信息的分段之前都加入一位同步位，信息位和同步位采用不同的扩频码，得到水印嵌入信息{wi，0≤i＜LS+LB}；(1‑3)对得到的水印嵌入信息{wi，0≤i＜LS+LB}序列进行基带平衡调制，调制时将一个比特的水印嵌入信息隐藏在连续几帧的音频信号之中，得到平衡基带调制后的信号S；(1‑4)将信号S调制到原始音频信号中，调制公式如下；Y(n)＝X(n)·10w(n)·S·α(n)其中，{X(n)，0＜n＜N}为待嵌入水印的音频信号在频域的幅值，且X(n)单位为dB；{w(n)，0＜n＜N}为扩频码，该扩频码由嵌入比特的类型是信息位还是同步位来确定，α(n)通过心理声学模型计算得出，用于控制嵌入能量；(1‑5)最后将嵌入水印的信号Y(n)再结合原来的相位信息做IFFT变换，完成一帧的嵌入，再将完成水印嵌入的各帧之间做重叠相加，恢复时域信号，得到嵌入水印的音频信号，从而完成水印的嵌入过程；所述的水印信息的提取和检测方法包含以下步骤：(2‑1)相关解码，该过程与编码的过程相反，通过相关解码获得虚警概率和漏警概率；(2‑2)同步过程，该同步过程包含帧同步和数据同步，用于解出同步分段的信息码；(2‑3)分段信息拼接，根据拼接判定条件将连续出现且符合周期性规律的若干完成解码的分段拼接在一起，得到音频的使用时间信息；其中，拼接判定条件为：1)帧同步位置Pos2与上一个分段的帧同步位置Pos1符合|Pos2‑Pos1‑Lf|＜Ls，Lf为一个分段理论上的长度，Ls根据实验确定；2)得到的扩频码序号为之前扩频码序号下一个应该出现的序号；3)解码结果与之前一个周期分段的结果相同；同时满足以上三个条件便将分段实施拼接，并计算拼接的第一个分段到最后一个分段的采样点距离，然后通过采样率得到音频的使用时间；(2‑4)水印信息还原，完成水印信息的提取检测。