关于面向公共信息传播的音频水印算法(3)

2012-08-19 22:59


  水印提取过程的前半部分与嵌入过程是一样。在提取出比特序列后,再经过BCH解码处理,从而得到隐藏的水印比特序列。水印提取的流程如图3所示。

对获得的倒谱系数去两侧数据,计算剩下的倒谱系数平均值。按照以下规则进行隐藏信息的提取:

在信息传播方面.针对A/D和D/A传播采用『_直通电缆的传输方式,在单机上用电缆将音频输入输出口相连。传输线为音频线1.8m和延长线1.8m,共3.6m。此外,针对手机彩铃传播采用了AMR方式。隐藏水印设计了三种方案,如图4所示。

小容量的便于AMR处理,大容量的便于实用化。
  仿真工具为Matlab7.2.使用windowsMediaPldrver播放器播放音频载体,使用CoolEdit Pro工具进行录音、编辑和攻击处理。
  基本参数选择为:选用Harr小波进行7级小波分解后,按照式(4)选取低频系数区域,所得频段在77.5~5o0Hz范围。式(7)中的为L0,式(9)中T值的合适范围在0.005~0.025中实验选取。式(3)中的取值为3200非常合适,此时,实际参与计算均值的数据为155。
  3.2音频载体的影响
  音频载体选择了三种,如表1所示,

 
其采样频率8kHz,样本精度为16b,单声道,段的长度为3200。音频转换为8kHz的目的是为了今后在电话网上的隐蔽传输,并可以转化为AMR文件,传输到手机中,成为手机彩铃的版权管理目的。
  经过A/D和D/A传播后,4×4水印提取的误码情况如表1所示。可见,载体的选用非常重要;同时,从音频质量上考虑,选用较小的T值更有利于保证信噪比。所以,以下的实验采用的是“奥运主题歌”。

  3.3阈值参数的合理计算
  选择了水印“北”进行比较测试,如图5所示。结果表明,在T值为0.016时,误码率为0,效果最佳。为此,后续实验也采用该值。

  3.4大容量A/D和D/A传输
  采用图像水印“北京”进行大容量测试,音频载体选用“奥运主题歌”。图6为经过A/D和D/A转换前后的数据均值计算对比情况.共有BcH编码的555个数据。按照式(10)
  提取后,能够完全正确提取,且误码率为0。进一步,将本文算法的实验效果与已有属于盲提取的研究结果相比较,如表2所示。

  可见,本文算法虽然带宽小,但水印能够正确提取,而且嵌入容量较大。由于实验中使用了8kHz的音频载体,能够广泛应用于语音传输和手机彩铃等场合,所以在电话网络广播方面的实用性强。
  3.5抗AMR转换
  随着手机彩铃的普遍使用,彩铃的安全传播和管理将成为新的问题。本算法在这方面也开展了新的尝试,将水印隐藏在彩铃中,可以起到版权保护或秘密信息传播的作用。
  目前手机录音放音格式多数是AMR格式,要求算法能够抵抗AMR转换攻击。在上述的音频载体中成功完成水印嵌入后,需要将采样精度l6b、采样频率为8000的波形音频转换为AMR格式,就可以存入手机中使用或发送给他人。提取时,先将AMR文件转换为wAV格式,然后再提取水印信息。

  AMR转换工具为MIKS0FTMobiIeAMR convener,可以进行WAVE与AMR两种格式的相互转换。实验中使用的水印信息为图4(a)水印,采用BcH(31,16,3),闽值设置为0.0195时,B脒达到0,取得了满意的效果。
  4结语
  鉴于音频信号的低频特征,并综合应用倒谱技术和小波多级分解方法,成功地实现了抗A/D和D/A转换的音频水印算法,误码率为0,不需要同步码;而且,隐藏信息具有较大的容量,具备了一定的实用性;同时,算法还能够抵抗一定的AMR攻击,既能实现手机彩铃的安全传播和管理,又能在线录制手机通信中的含水印音频,具有较好的应用前景。今后,需要在AMR文件中隐藏大容量水印信息,使之更具有实用性。


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