摘 要:提出一种安全的数字音频水印算法,利用密钥生成的序列作为水印同步码,并在时间域嵌入同步码。水印信息采用分块结构化编码方式,水印分块中采用校验码机制,水印内容采用量化方式嵌入在小波变换域,水印分块在音频段中循环冗余嵌入方式,以抵抗同步攻击的能力。提出的算法不仅具有较好的不可感知性,对低通滤波、噪声、重量化、重采样、p3压缩等信号处理具有较好的鲁棒性;同时对抵抗随机裁剪攻击、抖动攻击、时间延展等同步攻击具有很好的鲁棒性。关键词:音频水印; 同步攻击; 安全水印; 水印同步码
a seurity digital audi aterarking shee based n synhrnizatin tehnique
xu ri1, xue hui-jun2
(1.departent f puter siene, inner nglia business ≈ trade vatinal llege, hhht 010010, hina;
2.departent f puter siene, inner nglia eletrni infratin vatinal tehnial llege, hhht 010010, hina)
abstrat: a seurity digital audi aterarking shee is intrdued, hih uses a rand sequene generated by private key as aterarking synhrnizatin de and ebeds the synhrnizatin de in the tie dain f audi signal. the blk-strutured ding is used in aterarking infratin, the hek de ehanis is used in aterarking blk, the sub-blk aterarking is ebedded in the avelet transfr dain. experiental results sh that the prpsed shee is inaudible and rbust against n signals pressing suh as l-pass filtering, re-quantify, resaple, p3 pressin and equalizatin et, and is rbust against desynhrnizatin attaks suh as rand rpping, tie-sale difiatin, and jittering.
keyrds: audi aterarking; synhrnizatin attak; seurity aterarking; aterarking synhrnizatin de
0 引 言
数字音频水印技术作为数字音频作品版权保护的有效手段,已经得到学术和产业界重视[1-3]。目前,针对音频水印算法的研究很多。但是抵抗随机裁剪、抖动攻击往往很容易让水印信息无法正确提取。文献[4]把信号短时平均幅度从低向高改变,并将改变程度最大的点作为特征点,并采用给定幅度参数阈值t1和t2来控制特征点数,其算法不具有通用性。文献[5]以变换域上的局部极值点作为特征点进行定位,嵌入和提取过程都是从音频的起始点分帧,用时间域裁剪攻击会出现帧移现象。文献[6]将同步信息添加到音频帧数据的小波域中,在裁剪攻击或抖动攻击中,同样会引起帧移并逐步加大。文献[7-11]采用音频特性定位或嵌入同步码的方式实现水印在同步方面的鲁棒性。上述水印算法基本没有考虑水印信息的安全性能,这些算法在公开的情况下,基本上可以很容易地把水印信息去除。
在此提出一种安全的音频水印方案,利用密钥序列生成同步码,同步码嵌入在音频载体的时间域。对水印信息进行结构化分块,结构化水印信息包括分块编号、分块水印信息、校验信息等。分块水印嵌入在音频信号的离散小波变换系数上,提高了水印算法的安全性,在未知密钥的情况下很难检索到水印的同步码,水印内容嵌入到小波变换域上,增强了水印信息的鲁棒性。仿真实验验证了水印在抵抗同步攻击、抖动攻击方面具有很好性能,对常见的音频信号处理也具有良好的鲁棒性。
1 水印算法设计
1.1 水印信息预处理
一般而言,作为版权侵权追踪中水印嵌入的实际需要,嵌入的水印信息可以是代表该版权归属的企业标识或企业名称等信息,其水印信息内容不大。比较适合作为水印信息的形式,通常可采用二值图像或灰度图像。水印信息预处理的目的在于增加水印抵抗攻击的能力,在部分的水印分块提取错误时,不至于影响其他水印分块的提取。预处理分为以下几个步骤。
(1) 水印信息分块。
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