立体声音频数字水印设bob综合体育官方入口计
  • 时间:2022-06-21
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摘要:提出了一种用于盲检测的数字音频水印算法。该算法利用人类听觉系统对音频相位变化的不敏感性,通过时变全通滤波器对原始音频信号进行调制。为了实现盲检测,通过频移键控(PSK)将水印信号分配到立体声信号的左右声道,然后对嵌入水印的音频信号进行短时离散傅立叶变换检测。实验结果表明,该算法具有良好的不可感知性和鲁棒性。

本文引用地址:http://www.eepw.com.cn/article/149792.htm

随着科学技术的发展,越来越多的数字水印被使用。数字水印技术是将一些识别信息(即数字水印)直接嵌入到数字载体(包括多媒体、文档、软件等)中。)或间接表达(修饰特定区域的结构),不影响原载体的使用价值,也不容易被再次检测和修改。但是可以被生产者识别和认可。通过隐藏在载体中的信息,达到确认内容的创作者和购买者、传递秘密信息或判断载体是否被篡改的目的。数字水印是信息隐藏技术的一个重要研究方向。

嵌入在载体信号中的水印必须是鲁棒的和不可察觉的。因此,需要利用人类听觉系统的一些特性来嵌入水印。目前的研究表明,人类的听觉系统对音频信号的相位不敏感。具体来说,在高频段,人耳对音频信号的相对相位变化不敏感;在低频段,人耳对声音的绝对相位不敏感。因此,许多研究者针对这些特性提出了一些水印算法。音频信号通过具有无限脉冲响应(IIR)的全通滤波器,使得水印信息被嵌入到原始音频信号的相位中。具有无限冲激响应的全通滤波器通常具有复杂的相位特性,因此用这种方法嵌入的水印一般是不可感知的。

通过总结上述方法,本文提出了一种新的水印算法。原始音频信号通过全通滤波器,全通滤波器的群延迟被循环改变以嵌入水印信号。信号通过全通滤波器后,只改变其相频特性。因此,这种方法也被称为动态相位调制法。

水印的嵌入和检测

1.1相位调制

载波相位与其参考相位的偏差与调制信号的瞬时值成比例变化的调制模式称为相位调制或相位调制。相位调制和频率调制密切相关。相位调制,伴随着频率调制;频率调制发生时,相位调制也同时发生,但它们的变化规律不同。在实践中,很少使用相位调制,但它主要用作获得频率调制的方法。

原始音频信号由时变全通滤波器进行相位调制。全通滤波器由IIR滤波器实现。根据数字信号处理的知识,这个IIR滤波器可以近似地用一组有限脉冲响应(FIR)滤波器来实现。这样做的好处是,通过使用这些线性相位滤波器,时变全通滤波器的群延迟在整个频率范围内变得均匀,然后群延迟由正弦函数控制,使得滤波器的相位特性循环变化。全通滤波器的相位特性可由下式表示:

类型,& tauPm代表最大群时延,ω;Pm表示调制率(调制角频率),φ;Pm代表初始阶段。& tau和pm & omegapm的值会影响水印的可见性,因此它们是相位调制滤波器(PMF)的重要参数。是的&欧米茄;通过pm频移键控,可以嵌入水印。

考虑到水印信号盲检测的需要,为了提高检测水印的信噪比,本文增加了一个相位偏移量& pi并获得:

Type,h(i,n){ I & isin;0,& hellip& hellipM-1}随C(n)变化。

1.2相位解调

本文采用短时离散傅立叶变换对含有水印的音频信号进行解调。

在时间t,调制音频信号的相位-频率特性可以表示为:

可以看出,检测到的水印信号具有3dB的信噪比增益。

1.3基于FSK的水印编码

FSK(频移键控)是早期用于信息传输的调制方法。其主要优点是:易于实现,抗噪声和抗衰减性能好。它已广泛应用于中低速数据传输。最常见的是双频FSK系统,它使用两个频率来传送二进制1和0。技术上有两种FSK,非相干FSK和相干FSK。在非相干FSK中,瞬时频率之间的传递是两个独立的值,分别为Mark和空 frequency。另一方面,在相干频移键控或二进制FSK中,输出信号中没有间歇周期。

(1)嵌入过程:频移监视(FSK)通常定义为:

ci(t)= Acos(ω;it+& Phi;),i=1,& hellip& hellipM

类型、频率&ω;我从m个离散值中选择,初始相位&φ;取任意值。

扩展带宽可以得到MFSK码,扩频与m的值有关,嵌入水印时,将相应的数字信息赋给相应的ω;I,从而产生相位调制信号Ci(t ),它是基于FSK调制的相位调制信号。水印嵌入过程是通过将原始音频信号与PMF脉冲响应进行卷积来实现的。

(2)检测过程:首先,通过DFT计算解调信号(T)的能谱;然后,计算该能量谱峰值处的频率,并通过解码该峰值频率获得水印信息。最后,将解码后的水印信息进行组合,得到完整的水印信息。

2模拟实验

本文采用16位编码的双声道音频信号,采样率为44.1kHz,信号长度为180s,水印为a 64 &64二进制图像。具体的包埋参数见表1。

在嵌入水印信号之前,可以使用扩频技术[5]通过扩展原始数据的频域来添加水印信息。从而提高水印的检测精度并随机生成密钥,但同时增加了嵌入水印的数据量。

本文使用的相位调制滤波器由256个有限脉冲响应(FIR)滤波器组成,如图1所示。

检测水印时,每65×536个点作为一个数据段,采样间隔为16,其中N=256。如图2所示。

本文采用识别率(SHR)来评估检测到的水印的性能。识别率定义为正确识别的水印与嵌入水印的比率。公式如下:

提取不同音频信号后的识别率如表2所示。

为了验证算法的鲁棒性,需要对嵌入水印的音频信号进行攻击。这些攻击包括:低通滤波、时域压缩、添加噪声等。攻击后检测到的水印的性能评价也是用识别率来衡量的。实验结果(如表3所示)表明,该算法对时域压缩具有明显的抵抗能力,对其他攻击具有良好的鲁棒性。

本文讨论了一种基于相位调制的数字音频水印算法,并给出了该水印的盲检测算法。水印是基于FSK的,它结合了下坡,速度和杂技轮滑。它是一种全新的玩法,融合了多种元素,体现了现代轮滑的发展。根据本文的检测算法,当立体声信号被一个声道滤除后,水印将不再起作用。


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