一种基于小波变换的音频零水印算法第26卷第9期2009年9月机电工程VoI.26No.9Sep.2009Mechanical_amp;ElectricalEngineeringMagazine一种基于小波变换的音频零水印算法吴国华，吴秦寒，周晓栋(杭州电子科技大学图形图象研究所，浙江杭州310018)摘要：针对目前音频水印算法中存在不可听见性和鲁棒性矛盾的问题，提出了一种基于小波变换的数字音频零水印算法，该算法利用音频的重要特征来构造水印信息。首先对数字音频信号进行3层小波一_.们’_一眦w_一(胁}r一_.__168;量a一_e●_一._:盘兰一她扪an㈨_一n__168;ⅢHM一_州，一lma㈨_w变换，然后利用音频段中的小波系数并采用均值量化方法构造零水印。实验结果表明水印具有不可听见性，经过mp3压缩、低通滤波、重采样、噪声干扰等水印攻击后，水印系统仍然具有强的鲁棒性。关键词：数字水印；小波变换；零水印；鲁棒性：TP309文献标识码：A：1001—4551(2009)09—0016—04Tl。一;Ⅶ0引言随着数字化音像制品的大量制作和发行，互联网上大量盗版的音乐作品被无偿使用，音乐制作人的损失巨大，音频数据的版权保护显得越来越重要。音频水印是一种很好的版权保护手段，已经成为数字水印越大。有意义的水印信息(如姓名、地址、商标、印鉴等)通常是非常大的，嵌入的水印信息太少，则不足以表达充分的意义。而有意义的水印，特别是有意义的字符串，在检测时都要求有很高的正确率，甚至达到完全正确。怎样缓解水印的信息量、不可感知性和鲁棒性之间的矛盾是值得探讨的。的一个重要研究方向。。但现有的技术里还不能应用到知识产权保护。同时因为人类的听觉系统比视觉系统灵敏得多，研究数字音频水印的路比研究数字图本研究基于上面的问题，提出一种零水印算法，该算法可以利用音频的重要特征来构造水印信息，而不会修改音频的这些特征，把这种不修改原音频任何特征的水印称为零水印。这里所定义的零水印方法是一种新的数字水印方法，很好地解决了不可见数字水印的可感知性和鲁棒性之间的矛盾。像水印的路要长。音频水印最重要的两个特性是鲁棒性和不可听见性，目前大部分算法都没有把鲁棒性和不可听见性很好地结合起来，而这两个特点却是音频水印最重要的特点，因此鲁棒性和不可听见性的统一性是目前研究1算法的基本思想首先将原始音频数据进行小波分解，并将水印图像转换为{0,1}序列。然后对小波域的低频系数进行均值量化运算后得到一维序列，并将其和水印图像的的重点。同时，在一定长度的音频内，水印的信息量受到一定限制，水印信息量太大，则可能保证不了水印的不可感知性，水印信息量越大，对原始音频的影响收稿日期：2009—03—02作者简介：吴国华(1970一),男，山东济南人0研究员，主要从事图像、语音信号处理等方面的研究.E-mail:wugh@hduedu.en通信联系人：吴国华，男，副研究员.E—mail:wugh@hdu.edu第9期吴国华，等：一种基于小波变换的音频零水印算法一维序列进行异或运算，最后得到可以认证音频信号的水印信息，水印构造算法和水印提取算法如图1所示。(a)水印构造进行均值运算的目的是：通过比较(b)水印提取和的大小关系从音频中得到信息U(i),其表示形式：图1水印构造算法和水印提取算法fu(i)=if2i)_》f(2i(1,2…Ⅳ)【U(i)=0if_厂(2i)≤f(2)(5)本研究算法选择小波变换，主要是考虑到小波变换有以下几个优点：将水印信号U(i)和W(k)进行异或运算，得到一组序列，并记为V(i)。V(i)如同商品的条形码一样，这种水印可以看作是印证音频文件的“身份证”。由于水印并没有真正地嵌入到原始音频中，在构造水印(1)小波变换具有时频局部性，利用这一特性可以提高在频域中提取水印的正确率；(2)小波变换更具有灵活性，因为小波变换会有不同分解层数和小波基可供选择；(3)计算量小，设音频样本的长为N,DCT和FFT的计算量为O(N__215;log(N)),而小波变换的计算复杂度为O(L__215;N)(其中是小波滤波器的长度)。的时候要用V(i)进行同样的异或运算，以得到W(k),在版权产生争议时，者能够证明其所有权。3水印提取算法受水印保护后的原音频在传输过程中会受到一定2水印嵌入算法为了具有更好的直观性，本研究的水印信号为一幅有意义的二值图像，可表示为：的...