基于内容的音频认证水印研究

【摘要】：近年来,随着科学技术的飞速发展,数字媒体已经被人们广泛使用。数字多媒体信息丰富了人们的生活,与此同时,多媒体信息安全也成为了人们关注的热点。数字水印作为保障多媒体信息安全的一种非常有效的技术手段,已经逐步应用于图像、音频和视频当中,用于对多媒体作品的版权保护、内容认证和完整性保护。目前,数字音频信号因其方便编辑、易存储、易传输、易复制等特点被广泛应用于新闻报导、电话通讯、法庭举证等方面,而如何确保数字音频信号的真实性和完整性,是一个研究热点。数字水印在音频信号中得到广泛的应用,即数字音频水印技术相对比较成熟,但仍然存在一些问题,需要进一步研究。本文致力于基于音频内容的认证水印技术研究,主要工作如下：(1)目前,数字语音水印算法在去同步攻击和篡改恢复等方面还没有较好的解决方案,针对这类缺陷,设计了一种基于ICA的可恢复语音认证水印算法。该算法利用语音信号的主要特征生成水印,与原始语音信号进行混合,用于篡改恢复；另外,对基于能量生成的特征和语音帧号信息进行处理作为水印,嵌入到分帧后的语音信号中。实验结果表明,该算法能够准确的进行篡改定位。并且,为了提高水印系统的实用性,还可以利用ICA混合分解模型,近似恢复出被篡改的语音片段。(2)针对二值图像作为水印存在的安全缺陷,以及基于内容或特征生成的水印,其特征点易被信号处理所淹没的问题,本章设计并实现了一种基于音频信号鲁棒特征点的水印认证算法。该算法对每个音频帧第一部分进行鲁棒特征点提取并且生成水印,将水印嵌入到第二部分的离散小波变换(DWT)和离散余弦变换(DCT)构成的混合域中。实验结果表明,该算法不可听性较好,能够容忍常规信号处理,并且对恶意篡改具有较好的检测定位能力。