专利名称：基于回声隐藏的水印嵌入和提取方法
技术领域：
本发明涉及一种水印嵌入和提取方法，尤其涉及一种基于回声隐藏的水印嵌入和 提取方法，属于信息安全技术领域。
背景技术：
随着科学技术的发展，人们对信息安全的需求越来越急迫。在信息安全中，最重要 的一点是防止攻击者的攻击。一些主动攻击者发现保密信息后会立即发动攻击。一般情况 下，为了防止攻击者的攻击，通常采用信息隐藏的办法。所谓信息隐藏就是把保密的信息隐 藏在非保密的媒体数据中(如声音，图像等)，从而使得主动攻击者发现不了信息的隐藏，与 此同时，要保证信息隐藏技术与加密技术并不相互排斥，这些被隐藏的信息称之为数字水 印。从另一个方面来说，攻击者即使发现了隐蔽信息也需要经过检测和解密两个步骤才能 得到隐藏信息。要提高一个语音系统的安全性，应该注意以下几个方面。第一.语音载体 应该尽量保持嵌入保密信息前后听不出差别。这样的话，攻击者就无法确定是否有隐藏信 息。第二.即使被窃听者发现有隐藏信息，也不能轻易得让他提取出隐藏信息。第三.对 保密信息的加密方法不能被轻易破解。要研究避免攻击者进行攻击，首先要了解人耳听觉掩蔽特性。人耳的听觉掩蔽特 性分为频率掩蔽特性和时间掩蔽特性。时间掩蔽特性是指一个信号可以被之前和之后发出 的信号掩蔽。当时间差和频率差都很小时，暂时掩蔽和同时掩蔽分别增加。基于回声的信 息隐藏系统就是基于人耳掩蔽特性来隐藏信息的。回声隐藏利用了人耳的听觉掩蔽效应， 是一种有效的音频信息隐藏方法。其目的是以添加回声的方式在原有音频信息中嵌入新信 息，实现信息隐藏。回声核的数学模型表示如公式(1)
h( ) = δ\η) + αδ{η - d)(I)
嵌入回声的声音对《]可表示为和A[ ]的卷积，和Α[λ]分别为原始声音信号 和回声核的单位脉冲响应。回声信号由引入到原始声音当中，其中rf力延迟时 间，《为衰减系数。嵌入回声后的声音信号表示如下
>>[ ] = χ[ ]*Α( ](2)
回声隐藏的具体方法是对一段声音信号数据，先将其分成若干包含相同样点数的片 段，每个片段时间约为几个到几十个ms，样点数记为N。每段用来嵌入1比特隐藏信息。在信
息嵌入过程中，对每段信号使用式(3.2)，选择^ = 4 ，则在信号中嵌入隐藏信息比特“0”;
选择rf=^，则在信号中嵌入隐藏信息比特“1”。延时為和為是根据人耳听觉掩蔽效应为
准则进行选取的。最后，将所有含有隐藏信息的声音信号段串联成连续信号。嵌入信息的提取实际上就是确定回声延时。由于每段隐写声音信号都是一个卷积 性组合信号，直接从时域或频域确定回声延时存在一定困难，可采用卷积同态滤波系统来 处理，将这个卷积性组合信号变为加性组合信号。Bender等人用倒谱分析的方法来确定回
3声延时。对于声音信号，其倒谱描述如下
(3)
其中，F和F-1分别表示傅立叶变换和傅立叶反变换。于是，式(3)可以表示为如下形
式
权利要求
1.一种基于回声隐藏的水印嵌入和提取方法，包括将水印嵌入音频载体信号的步骤 以及利用倒谱法提取水印的步骤，其特征在于，所述水印采用汉明码的编码方法。
2.如权利要求1所述基于回声隐藏的水印嵌入和提取方法，其特征在于，所述将水印 嵌入音频载体信号的步骤包括步骤101、将水印信息以每4位为一组进行分组，作为信息位；每组另加3位监督位，与 信息位一起构成要传送的7位码元；对每一组码元，预先设置一个3位二进制变量作为该组 码元的校正子，该校正子的8个可取值分别与所述7位码元的错误状态一一对应，其中校正 子取值为0时表示7位码元无错误，其他7个可取值分别对应7位码元其中一位出错的情 况；步骤102、根据校正子与码元错误状态的对应关系得到监督关系式；按照监督关系式 计算校正子取值为0时各信息位的值并按照计算结果赋予信息位相应的值，完成水印编 码；步骤103、利用回声隐藏方法将编码后的水印嵌入音频载体信号； 所述利用倒谱法提取水印的步骤包括 步骤201、利用倒谱法提取音频载体信号中嵌入的数据； 步骤202、对提取出的每一组7位码元按照监督关系式计算校正子； 步骤203、根据校正子取值与码元错误状态的对应关系确定码元中传输错误的一位，并 对其进行修改；步骤204、将每一组码元中的监督位去除后合并，得到水印。
3.如权利要求1或2所述基于回声隐藏的水印嵌入和提取方法，其特征在于，所述将水 印嵌入音频载体信号的步骤中采用前后向回声核的回声隐藏方法。
全文摘要
本发明公开了一种基于回声隐藏的水印嵌入和提取方法，属于信息安全技术领域。本发明方法包括将水印嵌入音频载体信号的步骤以及利用倒谱法提取水印的步骤，所述水印采用汉明码的编码方法。本发明将汉明码的编码方法引入数字水印的嵌入和提取，并结合现有前后向回声核的回声隐藏方法，从嵌入水印的编码角度出发来解决现有技术隐藏信息恢复率较低的问题。相比现有技术，本发明方法具有信息恢复率高、抵御攻击能力强、鲁棒性好的优点。
文档编号G10L19/00GK102148034SQ20111008533
公开日2011年8月10日 申请日期2011年4月7日 优先权日2011年4月7日
发明者张玲华, 张磊, 黄智渊 申请人:南京邮电大学