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《上海交通大学》 2010年
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数字音频水印算法研究

陈攀  
【摘要】: 近年来,随着计算机网络和多媒体信息处理技术的飞速发展,数字化的图像、音频、视频、图形、动画化和文本等数字化产品得到了日益广泛的普及和应用。这显著地提高了信息传播的效率,进一步简化了信息的交换和传输,给人们带来了很大的便利,但同时也带来了许多副作用。例如,在没有得到作品所有者的许可下,对数字作品进行随意拷贝、篡改和传播。因此,如何实施网络环境下的版权保护和信息安全,已成为数字通信中亟待解决的问题之一。本论文主要研究工作如下: (1)综述了数字音频水印的概念、框架、分类、主要的攻击手段、几种评价标准及其应用。同时介绍了人类听觉模型和几种典型的音频水印算法思想。 (2)提出了一种基于离散余弦变换的鲁棒音频零水印算法。与传统音频水印算法相比,本算法能够很好地解决鲁棒性,透明性和带宽之间的矛盾。本算法利用DCT频谱中的直流系数正负性不易改变的特性。在嵌入方案中,首先将原始音频分段,提取每段的DCT直流系数;然后,利用绝对值较大直流系数的特征,与水印序列构造一个密钥,此密钥用于水印检测。仿真结果表明,与文献[64]相比,本算法在保证宽带和透明性的基础上,具有更好的鲁棒性。 (3)提出了一种新颖的用于攻击辨别的脆弱语音水印算法。与传统脆弱语音算法相比,本算法不仅能够实现内容完整性认证,攻击定位和原始语音恢复,而且还能够实现攻击辨别(Tamper Discrimination),即能够辨别攻击是针对所嵌入的水印,语音载体,还是对两者都进行了攻击。本算法在保护录音证词方面具有很强的实用性,能够有效地验证上述三种攻击后录音证词的完整性,从而确保了证词内容的真实性。为保证原始语音信号能够被更精确地恢复,本算法首先对原始语音信号的低频小波系数进行A律量化,然后由量化系数产生水印信号,最后将置乱后的水印嵌入在原始语音信号中随机选出系数的LSB(Least Significant Bits)位。仿真结果表明本算法能够很好地实现攻击定位,原始语音恢复和攻击辨别,有效地证明了方案的可行性。
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