变换域数字音频水印技术的研究

论文摘要

随着计算机和Internet技术的迅速发展和普及，数字多媒体产品得到了广泛使用。由于数字产品易于被复制和修改，因而如何有效地保护版权及合法权益成为亟待解决的问题。数字水印技术的发展提供了解决这一问题的新思路。数字水印技术主要有静态图像水印、视频水印和音频水印。目前人们对前两类数字水印技术的研究相对较多，技术也相对成熟。随着数字音频压缩技术的成熟，以mp3为代表的音乐制品在网络上广泛传播，数字音频水印技术也随之发展起来。数字音频水印技术通过将代表作者信息的图像、签名或者是作品的序列号等信息嵌入到音乐制品中，达到了版权保护的目的。本论文针对数字音频产品的版权保护和内容完整性认证等问题展开研究，给出了三种变换域数字音频水印方法。首先，阐述了课题提出的意义和研究背景，介绍了相关概念及特性，回顾了几种典型的方法。其次，概述了本论文中用到的基本理论知识。最后，给出了三种数字音频水印方法。针对多数数字音频水印算法对抗时间轴同步攻击能力较弱这一问题，给出了一种基于特征提取和分抽样的数字音频水印方法。该方法利用盲源分离中的独立分量分析算法对水印进行特征提取，提高了水印方法的安全性。以奇异值分解的稳定特性为基础，给出了一种基于分块奇异值分解和抖动量化的数字音频水印方法。目前，许多领域中需要同时对数字媒体进行版权保护和内容完整性认证，针对这一问题，本文给出一种基于DWT和DCT的双变换域多目的数字音频水印方法，该方法解决了多数多目的水印算法中需要考虑水印嵌入和提取顺序和对时间轴缩放等同步攻击比较敏感的问题。实验结果表明，三种方法均满足音频水印技术对透明性、鲁棒性和安全性的要求；从隐秘信号中提取水印信号时不需要宿主信号的参与；鲁棒水印均属于多比特水印，结果直观可信；都可以实现音频自同步。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 选题的意义和研究背景
• 1.2 数字音频水印技术概述
• 1.2.1 数字音频水印技术的概念
• 1.2.2 数字音频水印技术的特性
• 1.2.3 数字音频水印技术的分类
• 1.2.4 数字音频水印技术的应用
• 1.2.5 数字音频水印技术的性能评价
• 1.2.6 数字音频水印技术的发展状况
• 1.3 本论文的主要研究内容
• 2 基础知识和基本原理
• 2.1 数字音频信号的特征及人耳听觉特性
• 2.1.1 数字音频信号的表示
• 2.1.2 人耳听觉特性
• 2.2 盲源分离
• 2.3 独立分量分析
• 2.3.1 独立分量分析
• 2.3.2 特征提取
• 2.4 离散小波变换
• 2.5 奇异值分解
• 3 基于特征提取和分抽样的自同步数字音频水印方法
• 3.1 引言
• 3.2 水印信号生成及嵌入
• 3.1.1 水印信号的生成
• 3.1.2 同步点提取
• 3.1.3 水印信号的嵌入
• 3.3 水印提取
• 3.4 实验结果
• 3.4.1 透明性测试
• 3.4.2 安全性测试
• 3.4.3 鲁棒性测试
• 3.5 结论
• 4 基于分块奇异值分解和抖动量化的数字音频水印方法
• 4.1 引言
• 4.2 水印嵌入方法
• 4.2.1 水印信号的生成
• 4.2.2 同步位置提取
• 4.2.3 水印信号嵌入
• 4.3 水印提取
• 4.4 实验结果
• 4.4.1 透明性测试
• 4.4.2 安全性测试
• 4.4.3 鲁棒性测试
• 4.5 结论
• 5 基于 DCT和 DWT的双变换域多目的数字音频水印方法
• 5.1 引言
• 5.2 水印信号生成及嵌入
• 5.2.1 鲁棒水印信号的生成
• 5.2.2 水印信号的嵌入
• 5.3 水印提取
• 5.3.1 鲁棒水印信号的提取
• 5.3.2 脆弱水印信号的提取及相关检测
• 5.4 实验结果
• 5.4.1 透明性测试
• 5.4.2 安全性测试
• 5.4.3 鲁棒性测试
• 5.4.4 脆弱水印相关性测试
• 5.5 结论
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表学术论文情况
• 致谢