Audio Watermarking Using Wavelet Transform and Genetic Algorithm for Realizing High Tolerance to MP3 Compression

Recently, several digital watermarking techniques have been proposed for hiding data in the frequency domain of audio signals to protect the copyrights. However, little attention has been given to the optimal position in the frequency domain for embedding watermarks. In general, there is a tradeoff between the quality of the watermarked audio and the tolerance of watermarks to signal processing methods, such as compression. In the present study, a watermarking method developed for a visual image by using a wavelet transform was applied to an audio clip. We also improved the performance of both the quality of the watermarked audio and the extraction of watermarks after compression by the MP3 technique. To accomplish this, we created a multipurpose optimization problem for deciding the positions of watermarks in the frequency domain and obtaining a near-optimum solution. The near-optimum solution is obtained by using a genetic algorithm. The experimental results show that the proposed method generates watermarked audios of good quality and high tolerance to MP3 compression. In addition, the security was improved by using the characteristic secret key to embed and extract the watermark information.

基于DWT-DCT-SVD算法的数字音频水印性能评价分析

音频作品被非法篡改会导致作者利益受到侵害,因此音频水印嵌入提取算法的研究在数字产品版权保护中具有重要的研究价值。针对音频水印的特性及评价进行分析,分别基于离散小波变换、离散余弦变换以及DWT-DCT-SVD等算法,重点研究音频水印评价标准中透明性和鲁棒性问题。考虑相同音频及水印,针对不同的嵌入提取算法从透明性及鲁棒性两方面进行对比分析。结果表明,DWT-DCT-SVD算法在透明性及鲁棒性方面更具优势,为数字产品版权保护中音频水印算法的选择、应用及优化提供了重要的理论及应用依据。

基于卷积和抖动调制的音频数字水印算法

为增强鲁棒性和透明性,提出一种基于卷积和抖动调制的音频水印算法。以浊音帧中能量最大的子帧为标记设计一种同步机制以自动定位水印所在位置。利用卷积运算构建一个具有稳定特性的特征量,通过量化和抖动调制将水印嵌入特征量。实验结果表明,该算法可实现水印的盲提取,能够抵御多种攻击类型,在86 bps的隐藏容量下信噪比可达26 dB以上,与同类算法相比具有更强的鲁棒性和更高的透明性,且隐藏容量越小,透明性和鲁棒性越好。

数字音频水印技术研究综述

介绍了数字音频水印技术的发展背景及其系统框架,分别对时域、变换域及压缩域的音频水印算法进行了阐述和比较,并介绍了对数字音频水印的攻击和对策。最后,归纳了数字音频水印技术研究尚存在的问题以及今后的研究方向。

基于水印技术的隐蔽通信算法设计

本文研究了在音频信息上实现水印技术的难点与价值,分析和对比了利用音频信号进行信息隐藏的算法,探讨了隐蔽通信的编码策略,提出了一种基于混合模式的语音信号的信息隐藏编码算法。文中首先给出了编码过程中覆盖半径、覆盖编码等相关定义和信息隐藏编码的相关定理,从理论上分析了隐蔽通信编码策略的可行性和步骤;接着详细论证了该编码算法的基本原理、构造方法和算法的实现过程;然后以一段音频信息为例,阐述了隐蔽通信算法的实现方法和编码步骤;最后从算法的频谱分析、隐蔽信息嵌入量和听觉效果三个方面对算法性能进行测试。测试结果表明,算法隐蔽信息嵌入量可达2.1×103bps。

基于补丁算法的频域音频数字水印的改进方案

基于补丁算法提出了一种改进的频域音频数字水印方案．该方案在统计检测理论的基础上,用于音频信号的频域．本方案在嵌入水印信息量的问题上进行了改进,使嵌入信息量有了明显的增加,试验结果表明该方案具有更好的鲁棒性和不可见性,并且重构语音音质较好,隐藏水印能够被很好地被恢复．

数字音频水印算法的计算机仿真研究

文章对基于时域位置上的PCM编码算法、基于频域位置上的掩蔽效应和复倒谱的数字音频水印两种典型的数字音频算法进行了研究和分析,并使用Matlab语言对这些算法进行了计算机仿真实验,给出了相应的仿真结果和应用建议。

数字图书馆音频信息资源版权保护研究

针对数字图书馆的音频资源版权保护问题,提出一种基于奇异值分解及独立成分分析的数字音频水印算法。奇异值分解具有数据压缩的特性,将水印信息经过奇异值分解处理,可大大提升水印容量,而独立成分分析理论可实现水印的盲提取。选择小波变换后的低频系数作为水印嵌入点,以平衡水印的鲁棒性和透明性。采用二值图像作为水印进行仿真实验,实验结果显示该水印方案具有较好的鲁棒性、透明性。

数字音频信号的水印隐藏与嵌入算法

提出了一种基于小波变换的音频数字水印算法,该算法具有良好的鲁棒性,并且嵌入水印后的音频信号没有引起人耳所感知到的品质变化.算法能抵抗常见的信号处理和音频压缩编码.数值仿真显示了算法的有效性.

数字音频水印及其在广播系统中的应用

针对目前广播电视网络存在的非法干扰破坏等一些不安全因素,以进一步加强和完善广播系统的安全管理为目的。通过对数字水印基本原理的阐述以及水印算法的详细分析,将数字音频水印技术应用于广播系统安全管理中,提出了基于数字音频水印技术的解决方案。并利用Matlab工具对广播信号的安全检测、节目的版权认证和播出监视进行了相关的仿真实验,根据实验结果得出该方案是可行的。因此数字音频水印能够很好地应用于广播系统的安全管理中。

数字音频水印技术综述

在介绍数字音频水印技术基本原理和基本要求的基础上,探讨了最不重要位算法、回声隐藏算法、相位水印算法、扩频水印算法、变换域音频水印算法共5种典型音频数字水印算法及其优缺点,分析了现阶段数字音频水印技术存在的问题.

一种鲁棒音频数字水印时域算法

提出了一种强鲁棒性的基于能量差值比较的时域音频数字水印算法。根据要嵌入的水印序列将音频载体分为长度相等的若干节,每节再分为长度相等的若干段,通过比较每节前两段和后两段的能量差值,结合要嵌入的水印序列和人类听觉系统的时域掩蔽效应,采取修改每节前两段或后两段能量差值的方法将水印序列嵌入到音频载体中。实验结果表明,该算法透明性良好,对多种音频攻击均具有良好的鲁棒性,并可实现盲检测。

一种基于小波域均值量化的音频水印算法

在音频文件里嵌入图像水印信息,极有可能引起音频质量的下降.首先利用Chebyshev混沌扩频原理对二值图像进行置乱,然后对音频信号进行小波变换,选取小波系数的低频部分来嵌入水印,再对小波系数进行均值量化,通过合理地确定量化步长,从而实现在音频文件中嵌入图像水印信息.实验证实,其结果具有较好的鲁棒性和不可感知性.

基于音频数字水印的空间定位技术研究

深入研究了利于音频数字水印实现空间定位的技术思想,提出了一种在数字音频中嵌入水印信息后,实现对声源的空间定位算法,详细阐述了该算法的设计思想,并分别给出了音频数字水印的嵌入过程和数字水印的提取过程。

离散小波变换与奇异值分解的音频信号水印算法

针对现有水印算法在嵌入过程中通常会对原始音频信号产生破坏的问题,设计了一种基于离散小波变换-奇异值分解(DWT-SVD)的水印嵌入方法实现水印信号的嵌入与提取.同时,以相关系数和误码率为衡量指标,对水印算法的不可感知性、安全性及鲁棒性进行评定测试.结果表明:在经过噪声、滤波、剪切、压缩等多种攻击后,所提取的水印仍然能保持较高的清晰度,这说明DWT-SVD算法具有较强的抗攻击能力,可有效保护版权人的利益.

基于混沌加密的小波域音频盲水印算法

本文将混沌理论引入到了音频水印系统的研究中,设计了一种将一段简短的音频用混沌序列进行加密后,作为载体嵌入到原始音频信号的小波域中。先将作为水印的音频信号利用混沌映射进行置乱,然后再利用混沌序列实现对隐藏位置的保密。这种方法既保证了水印的安全性又实现了水印的盲提取。实验表明,此方法具有很高的安全性和鲁棒性。

基于压缩感知理论的MP3音频鲁棒水印算法

针对传统MP3音频水印算法易受加噪和比特率转换攻击的问题,提出基于压缩感知理论的MP3音频信号水印嵌入和提取算法。对水印信号和宿主音频信号在各自的变换域内进行稀疏化后进行水印的嵌入。在提取端,利用1范数最小化法对水印信号和宿主音频信号进行重构。在鲁棒性测试中,将MP3编/解码、比特率转换和加噪攻击下的水印提取误码率与传统的扩频方法进行比较。实验结果表明,所提算法的鲁棒性能优于传统扩频算法,为将压缩感知理论应用到信息隐藏领域作出探索性研究。

一种改进的DCT域数字音频水印算法

针对现有数字音频水印算法不能同时满足隐蔽性与鲁棒性的问题,在添加水印之前,先将水印的二值图像与随机密钥进行加密操作,再对载体进行三级小波变化和DCT变换,最后对比加密后的水印信息与载体信号,得到密钥值,并将密钥嵌入到载体音频的DCT中频系数中。实验结果表明,该算法能在隐蔽性和鲁棒性之间达到一个较好的平衡。

基于声道低频能量比的自同步数字音频水印算法研究

目前数字音频水印算法,未曾在音频中嵌入同步信号,导致嵌入水印的音频存在不可感知性、抗攻击性和鲁棒性等性能差问题,为此提出基于声道低频能量比的自同步数字音频水印算法研究。采用降维和加密的方式,预处理数字水印;分段处理数字音频,并嵌入同步信号,采用声道低频能量比技术,将数字水印图像,嵌入数字音频;设计水印图像提取步骤,提取水印图像。实验结果表明,确定数字音频攻击方式,不可感知性、抗攻击性和鲁棒性等性能指标的计算公式,对比3组算法的不可感知性、抗攻击性和鲁棒性,此次研究的自同步数字音频水印算法,具有较优的不可感知性、抗攻击性和鲁棒性。

基于遗传算法的自适应鲁棒音频水印算法

针对音频水印技术在工程应用中存在鲁棒性弱且算法参数难以与性能需求相匹配的问题,提出了一种基于遗传算法的自适应鲁棒音频水印算法。算法以变换域系数的均值作为承载水印的特征量,通过调整相邻子频带的特征量之差来嵌入二进制水印。为了提高透明性,算法通过调整两个子频带特征量的相对大小来控制嵌入深度的极性。遗传算法的适应度函数根据透明性、隐藏容量和鲁棒性3个指标来设计,通过种群的不断进化来自适应地搜索算法的最佳参数。实验结果表明:算法能够自动搜索满足性能需求的最佳参数,具有盲提取能力、较大的隐藏容量和良好的透明性,在抵御多种攻击时表现出很强的鲁棒性。