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可抗重录音的鲁棒性音频数字水印算法研究

徐天岭  
【摘要】: 随着数字化和信息化时代的到来,人们可以通过网络,存储媒介等方式,方便快捷地共享资源,并且可以进行无限制地拷贝和传输,却因此带来了资源合法拥有者的版权保护问题。目前,解决这一问题的方法是数据加密和数字水印技术,但在音频领域,出现了重录音问题,解密后的音频水印文件经过重录音,加密就失去了作用。常见的数字水印算法,抗重录音攻击的鲁棒性较差,为此,提出一种基于小波系数能量比的音频数字水印算法。本文主要由以下几个部分组成:重录音攻击分析、算法设计、算法Matlab仿真分析、算法的嵌入式硬件实现: 1、重录音攻击分析 分析重录音时,影响音频质量的主要因素:时间伸缩、幅度变化、相位变化、带通效应。分析录音的传输信道:宽带信道、窄带信道、声耦合信道。 2、算法设计 本文设计了一种基于小波系数能量比的音频数字水印算法。通过统计,把每一段音频中,相邻两段小波系数能量比值划分在两个区域,使得能量比值落在每个区域的概率是1/2,用一个区域嵌入比特‘0’,另一区域嵌入比特‘1’,通过权衡透明性和鲁棒性,得出提取水印的判决门限。 3、算法Matlab仿真分析 用Matlab仿真实验对算法进行分析,主要是分析算法抵抗常见数字信号处理的能力,包括重采样、重量化,叠加高斯白噪声等。经分析,算法对抵抗常见数字信号处理的能力有较强的透明性和鲁棒性,并能抵抗一定程度的随机剪切攻击。 4、算法的嵌入式硬件实现 为了分析算法抗重录音攻击的性能,采用C语言在嵌入式音频开发电路板上实现该算法。通过电路板上的音频输入和输出接口互连,实现音频重录音,核心处理器读取音频输出口的数据进行提取水印。经实验结果分析,录音延迟是27个数据点时,提取水印的误码率接近于0。


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