[发明专利]从时频分析角度出发的鲁棒数字音频水印算法

摘要

本发明提供的是一种从时频分析角度出发的鲁棒数字音频水印算法，首先对选择音频段进行非重叠短时傅里叶变换，得到音频信号的时频分布图，在时频分布图的中低频率范围进行加窗分块，随机选择能量较小的特征能量块作为水印嵌入的具体位置；接着利用改进的扩展频谱水印嵌入方法将产生的二进制水印位通过扩展码嵌入到相应的特征能量块中；水印嵌入后，通过水印嵌入者传达的水印嵌入位置得出嵌有水印的特征能量块，利用加水印特征能量块矢量和扩频码内积的正负性恢复水印序列。本发明通过将水印嵌入时频域低频低能量处，保证了主信号的质量，且能使加水印信号经过再量化，加噪，幅度缩放，AAC编码压缩，低通滤波等攻击之后依然能很好恢复水印。

主权项

1.一种从时频分析角度出发的鲁棒数字音频水印算法，其特征是：通过短时傅立叶变换在时频域选择低能量处嵌入水印实现水印对一般攻击的鲁棒性，包括以下步骤；/n步骤1，水印嵌入位置的确定；/n步骤2，水印的产生，嵌入；/n步骤3，水印的检测和提取；/n所述步骤1和步骤2中，确定水印嵌入位置并进行水印嵌入的步骤如下：/n第一步：将音频信号分帧，每一帧进行希尔伯特变换消除信号对称性；/n第二步：对信号进行非重叠短时傅立叶变换得到时频分布图；/n第三步：在时频分布图中挑选中低频段进行加窗分块，计算每一小块的平均能量，按平均能量从小到大的顺序排序，在能量处于排序前50％的前半段中随机选出P块作为水印嵌入的具体位置，保存位置下标索引；/n第四步：将产生的随机的二进制信息经过扩频码扩频，利用现有的改进扩频通信技术进行水印嵌入，即利用扩展码对水印信息进行扩频再进行水印嵌入，在嵌入时通过引入调节常数α调整水印嵌入强度，以权衡音频信号的质量和嵌入水印的鲁棒性，水印嵌入完成之后，将嵌有水印的时频图段代替主信号原来部分，并进行非重叠短时傅立叶逆变换得到嵌有水印的音频信号；/n所述步骤3中水印提取检测的步骤如下：/n第一步：对加水印音频信号进行非重叠短时傅立叶变换，得到加水印信号的时频分布图；/n第二步：根据嵌入方提供的特征能量块下标索引找到水印嵌入位置，通过判断扩展码与嵌有水印信号特征能量块矢量的内积的正负性提取二进制水印，若内积符号为正，则恢复水印信息为1，若内积符号为负，则恢复水印信息为0；/n所述步骤1中，水印嵌入位置的确定，具体包括以下步骤；/n步骤1.1，对选取的音频段x进行非重叠分帧处理，得到每帧包含M