音频水印的添加、提取方法及终端设备与流程
本发明属于数据处理技术领域，尤其涉及一种音频水印的添加、提取方法及终端设备。
背景技术：
近年来随着移动互联网不断渗入到我们的生活，以音频、视频、图片为代表的数字化信息得到了极大丰富，人们可以很方便的创作、获取和传播这些数字信息。
但随之而来的是这些数字化信息被盗用的风险大大增加，因此当前需要相关的技术手段保护创作者的版权。目前，对于正版音频的标记存在容易被恶意篡改，且难以识别出被篡改的问题。
技术实现要素：
有鉴于此，本发明实施例提供了一种音频水印的添加、提取方法及终端设备，以解决现有技术存在的对于正版音频的标记存在容易被恶意篡改，且难以识别出被篡改的问题。
本发明实施例的第一方面提供了一种音频水印的添加方法，包括：
获取原始音频信号以及音频水印的数据，并对所述音频水印的数据进行加密，生成加密信号；
根据所述原始音频信号对所述加密信号进行整形，生成标准信号；
根据所述原始音频信号以及所述标准信号中各个位对应的数值，将所述标准信号添加进所述原始音频信号中，生成添加有所述音频水印的嵌入信号。
本发明实施例的第二方面提供了一种音频水印的提取方法，包括：
获取原始音频信号以及嵌入信号，所述嵌入信号中包含音频水印的数据；根据所述原始音频信号以及所述嵌入信号中各个位对应的数值，从所述嵌入信号中提取出标准信号；根据所述原始音频信号对所述标准信号进行整形，生成加密信号，并对所述加密信号进行解密，得到音频水印的数据。
本发明实施例的第三方面提供了一种终端设备，包括存储器以及处理器，所述存储器中存储有可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时，实现如下步骤：
获取原始音频信号以及音频水印的数据，并对所述音频水印的数据进行加密，生成加密信号；根据所述原始音频信号对所述加密信号进行整形，生成标准信号；根据所述原始音频信号以及所述标准信号中各个位对应的数值，将所述标准信号添加进所述原始音频信号中，生成添加有所述音频水印的嵌入信号。
本发明实施例的第四方面提供了一种终端设备，包括存储器以及处理器，所述存储器中存储有可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时，实现如下步骤：
获取原始音频信号以及嵌入信号，所述嵌入信号中包含音频水印的数据；根据所述原始音频信号以及所述嵌入信号中各个位对应的数值，从所述嵌入信号中提取出标准信号；根据所述原始音频信号对所述标准信号进行整形，生成加密信号，并对所述加密信号进行解密，得到音频水印的数据。
本发明实施例的第五方面提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如下步骤：
获取原始音频信号以及音频水印的数据，并对所述音频水印的数据进行加密，生成加密信号；根据所述原始音频信号对所述加密信号进行整形，生成标准信号；根据所述原始音频信号以及所述标准信号中各个位对应的数值，将所述标准信号添加进所述原始音频信号中，生成添加有所述音频水印的嵌入信号。
本发明实施例的第六方面提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如下步骤：
获取原始音频信号以及嵌入信号，所述嵌入信号中包含音频水印的数据；根据所述原始音频信号以及所述嵌入信号中各个位对应的数值，从所述嵌入信号中提取出标准信号；根据所述原始音频信号对所述标准信号进行整形，生成加密信号，并对所述加密信号进行解密，得到音频水印的数据。
在本发明实施例中，通过在音频水印的添加过程中，对音频水印的数据进行加密生成加密信号，根据获取到的原始音频信号对加密信号进行整形，生成标准信号，再根据原始音频信号以及标准信号中各个位对应的数值，将标准信号添加进原始音频信号中，生成嵌入信号，使得嵌入信号中含有音频水印的数据，可以在嵌入信号发生改变后，通过比对从嵌入信号中提取出的音频水印与原始的音频水印进行比对，从而准确识别出原始的音频数据被篡改的情况。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例提供的音频水印的添加方法的实现流程图；
图2是本发明实施例提供的音频水印的添加方法s101的具体实现流程图；
图3是本发明实施例提供的音频水印的提取方法的实现流程图；
图4是本发明实施例提供的音频水印的添加装置的结构框图；
图5是本发明实施例提供的音频水印的提取装置的结构框图；
图6是本发明实施例提供的一终端设备的示意图；
图7是本发明实施例提供的另一终端设备的示意图；
具体实施方式
以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定系统结构、技术之类的具体细节，以便透彻理解本发明实施例。然而，本领域的技术人员应当清楚，在没有这些具体细节的其它实施例中也可以实现本发明。在其它情况中，省略对众所周知的系统、装置、电路以及方法的详细说明，以免不必要的细节妨碍本发明的描述。
为了说明本发明所述的技术方案，下面通过具体实施例来进行说明。
图1示出了本发明实施例提供的音频水印的添加方法的实现流程，该方法流程包括步骤s101至s103。各步骤的具体实现原理如下。
s101，获取原始音频信号以及音频水印的数据，并对所述音频水印的数据进行加密，生成加密信号。
在本发明实施例中，首先需要获取两个数据，分别为原始音频信号和音频水印的数据，并将音频水印的数据经过一系列计算后添加进原始音频信号，生成添加有音频水印的嵌入信号。
在本发明实施例中，考虑到音频水印存在被盗用的风险，若音频水印被盗用，任何盗用音频水印者都可以在篡改原始音频信号后，将盗用的音频水印添加进篡改后的原始音频信号，则正版的原始音频信号的维权者很难判断或证明基于被篡改后的原始音频信号生成的嵌入信号是否为正版的嵌入信号。基于此，本发明实施例需要首先根据特有的预设加密算法对音频水印的数据进行加密，以生成可以用于表征音频水印的加密信号，以确保音频水印的数据的安全性。
可选地，若根据特有的预设加密算法对音频水印的数据进行加密后，生成的是多维的矩阵，则需要通过主成分分析方法将多维的矩阵转化为一维二进制的序列作为加密信号。
s102，根据所述原始音频信号对所述加密信号进行整形，生成标准信号。
在本发明实施例中，原始音频信号以及为频域的数字信号，加密信号为一维二进制序列，并且在本发明实施例中原始音频信号的字符的位数大于加密信号的序列中字符的位数。
可以理解地，对加密信号的整形有助于在后续的步骤中将加密信号添加进原始音频信号中，具体的整形过程包括：
在所述加密信号的末尾补零，直至补位后的加密信号的位数等于所述原始音频信号的位数；
通过预设的整形公式：
s103，根据所述原始音频信号以及所述标准信号中各个位对应的数值，将所述标准信号添加进所述原始音频信号中，生成添加有所述音频水印的嵌入信号。
可选地，在本发明实施例中，通过预设的嵌入公式：
可以理解地，根据上述生成嵌入信号的算法，当标准信号中第i位对应的数值为0时，通过
可以理解地，在本发明实施例中，通过在音频水印的添加过程中，对音频水印的数据进行加密生成加密信号，根据获取到的原始音频信号对加密信号进行整形，生成标准信号，再根据原始音频信号以及标准信号中各个位对应的数值，将标准信号添加进原始音频信号中，生成嵌入信号，使得嵌入信号中含有音频水印的数据，可以在嵌入信号发生改变后，通过比对从嵌入信号中提取出的音频水印与原始的音频水印进行比对，准确识别出原始的音频数据被篡改的情况。
作为本发明的一个实施例，如图2所示，上述s101包括：
s011，通过预设的数字序列公式生成参数序列。
可选地，所述预设的数字序列公式包括：seqn+1＝index×seqn×(1-seqn)，所述seqn为所述参数序列中第n个数字，所述index为大于1的自然数，其中，所述参数序列的第1个数字为预设的大于0且小于1的自然数。
可以理解地，在设定index和seqn的第1个数字后，通过上述数字序列公式可以生成依次排列的多个数字，从而组成一个数字序列，并且该数字序列中的数字大小不一且并无明确的变化趋势。
s1012，从所述参数序列中截取与所述音频水印的数据包含的字符个数相等的数字，作为被选序列。
可以理解地，通过上述的数字序列公式可以生成任意长度的数字序列，而在本发明实施例中只需要截取与所述音频水印的数据包含的字符个数相等的数字，作为被选序列。
s1013，将所述音频水印的数据转换为水印矩阵，并将所述被选序列转换为参数矩阵，所述水印矩阵与所述参数矩阵的行数相等。
示例性地，假设音频水印的数据以及被选序列均包含10000个数字，则按照预设的排列顺序将二者包含的数字均填入矩阵，可以生成100行100列的水印矩阵以及参数矩阵。
s1014，按照所述参数矩阵中的各个元素值的大小将各个元素值重新排列，生成映射矩阵，并根据所述参数矩阵与所述映射矩阵中相同的元素值的位置关系，生成位置映射规则。
示例性地，为了更清楚地阐明位置映射规则的生成过程，在此以一个3行3列的参数矩阵举例，假设参数矩阵为：
s1015，通过所述位置映射规则将所述水印矩阵中的各个元素值进行重新排列，并将重新排列后生成的矩阵中的元素值按照排列顺序依次输出，生成加密信号。
可以理解地，在上文示例中，生成了位置映射规则，由于在本发明实施例中，水印矩阵与参数矩阵的行和列均相等，因此可以通过相同的位置映射规则将水印矩阵中的各个元素值进行移动，从而进行重新排列，并将重新排列后的矩阵的元素按照预设的排列顺序依次输出，生成加密信号。
在本发明实施例中，通过上述加密方法对音频水印的数据进行加密，使得未授权的用户即使获知音频水印的数据也无法准确的得到加密信号，从而无法在篡改原始音频信号后将准确的加密信号填入篡改后的原始音频信号，有利于判断基于原始音频信号生成的嵌入信号是否被篡改过。
图3示出了本发明实施例提供的音频水印的提取方法的实现流程，该方法流程包括步骤s301至s303。各步骤的具体实现原理如下。
s301，获取原始音频信号以及嵌入信号，所述嵌入信号中包含音频水印的数据。
在本发明实施例中，当需要验证一个包含音频水印的数据的嵌入信号是否曾经被篡改时，会调取生成该嵌入信号的过程中所基于的原始音频信号。
s302，根据所述原始音频信号以及所述嵌入信号中各个位对应的数值，从所述嵌入信号中提取出标准信号。
可选地，通过预设的参数计算公式：
可选地，通过预设的水印提取公式：
可以理解地，在本发明实施例中，若嵌入信号中第i位对应的判别参数大于或等于量化步长的一半，则将音频水印第i位对应的数值标为1，反之则将音频水印第i位对应的数值标为0。
s303，根据所述原始音频信号对所述标准信号进行整形，生成加密信号，并对所述加密信号进行解密，得到音频水印的数据。
在本发明实施例中，通过预设的整形公式：
在本发明实施种，通过预设的解密算法对加密信号进行解密，得到音频水印的数据。
可选地，调取所述原始音频信号对应的预设的位置映射规则，所述位置映射规则中包含矩阵在转换前后各个元素位置的映射关系，并将所述加密信号中各个数值填入矩阵中生成加密矩阵，通过所述位置映射规则将所述加密矩阵中的各个元素值的位置进行调整，生成水印矩阵；最后将水印矩阵中的各个元素值依次输出，作为音频水印的数据。
在本发明实施例中，通过从嵌入信号中提取音频水印的数据，为验证嵌入信号是否被篡改提供数据支持，有利于保护原始音频信号作者的知识产权。
对应于上文实施例所述的音频水印的添加方法，图4示出了本发明实施例提供的音频水印的添加装置的结构框图，为了便于说明，仅示出了与本发明实施例相关的部分。
参照图4，该装置包括：
获取模块401，用于获取原始音频信号以及音频水印的数据，并对所述音频水印的数据进行加密，生成加密信号；
整形模块402，用于根据所述原始音频信号对所述加密信号进行整形，生成标准信号；
添加模块403，用于根据所述原始音频信号以及所述标准信号中各个位对应的数值，将所述标准信号添加进所述原始音频信号中，生成添加有所述音频水印的嵌入信号。
所述对所述音频水印的数据进行加密，生成加密信号，包括：
通过预设的数字序列公式：seqn+1＝index×seqn×(1-seqn)生成参数序列，所述seqn为所述参数序列中第n个数字，所述index为大于1的自然数，其中，所述参数序列的第1个数字为预设的大于0且小于1的自然数；
从所述参数序列中截取与所述音频水印的数据包含的字符个数相等的数字，作为被选序列；
将所述音频水印的数据转换为水印矩阵，并将所述被选序列转换为参数矩阵，所述水印矩阵与所述参数矩阵的行数相等；
按照所述参数矩阵中的各个元素值的大小将各个元素值重新排列，生成映射矩阵，并根据所述参数矩阵与所述映射矩阵中相同的元素值的位置关系，生成位置映射规则；
通过所述位置映射规则将所述水印矩阵中的各个元素值进行重新排列，并将重新排列后生成的矩阵中的元素值按照排列顺序依次输出，生成加密信号。
所述根据所述原始音频信号对所述加密信号进行整形，生成标准信号，包括：
在所述加密信号的末尾补零，直至补位后的加密信号的位数等于所述原始音频信号的位数；
通过预设的整形公式：
所述根据所述原始音频信号以及所述标准信号中各个位对应的数值，将所述标准信号添加进所述原始音频信号中，生成添加有所述音频水印的嵌入信号，包括：通过预设的嵌入公式：
在本发明实施例中，通过在音频水印的添加过程中，对音频水印的数据进行加密生成加密信号，根据获取到的原始音频信号对加密信号进行整形，生成标准信号，再根据原始音频信号以及标准信号中各个位对应的数值，将标准信号添加进原始音频信号中，生成嵌入信号，使得嵌入信号中含有音频水印的数据，可以在嵌入信号发生改变后，通过比对从嵌入信号中提取出的音频水印与原始的音频水印进行比对，准确识别出原始的音频数据被篡改的情况。
对应于上文实施例所述的音频水印的提取方法，图5示出了本发明实施例提供的音频水印的提取装置的结构框图，为了便于说明，仅示出了与本发明实施例相关的部分。
参照图5，该装置包括：
获取模块501，用于获取原始音频信号以及嵌入信号，所述嵌入信号中包含音频水印的数据；
提取模块502，用于根据所述原始音频信号以及所述嵌入信号中各个位对应的数值，从所述嵌入信号中提取出标准信号；
生成模块503，用于根据所述原始音频信号对所述标准信号进行整形，生成加密信号，并对所述加密信号进行解密，得到音频水印的数据。
所述根据所述原始音频信号以及所述嵌入信号中各个位对应的数值，从所述嵌入信号中提取出标准信号，包括：
通过预设的参数计算公式：
通过预设的水印提取公式：
在本发明实施例中，通过从嵌入信号中提取音频水印的数据，为验证嵌入信号是否被篡改提供数据支持，有利于保护原始音频信号作者的知识产权。
图6是是本发明实施例提供的一终端设备的示意图。如图6所示，该实施例的终端设备6包括：处理器60、存储器61以及存储在所述存储器61中并可在所述处理器60上运行的计算机程序62，例如音频水印的添加程序。所述处理器60执行所述计算机程序62时实现上述各个音频水印的添加方法实施例中的步骤，例如图1所示的步骤101至103。或者，所述处理器60执行所述计算机程序62时实现上述各装置实施例中各模块/模块的功能，例如图4所示模块401至403的功能。
图7是是本发明实施例提供的另一终端设备的示意图。如图7所示，该实施例的终端设备7包括：处理器70、存储器71以及存储在所述存储器71中并可在所述处理器70上运行的计算机程序72，例如音频水印的添加程序。所述处理器70执行所述计算机程序72时实现上述各个音频水印的添加方法实施例中的步骤，例如图1所示的步骤301至303。或者，所述处理器70执行所述计算机程序72时实现上述各装置实施例中各模块/模块的功能，例如图5所示模块501至503的功能。
示例性的，所述计算机程序62可以被分割成一个或多个模块/模块，所述一个或者多个模块/模块被存储在所述存储器61中，并由所述处理器60执行，以完成本发明。所述一个或多个模块/模块可以是能够完成特定功能的一系列计算机程序指令段，该指令段用于描述所述计算机程序62在所述终端设备6中的执行过程。
所述终端设备6、7可以是桌上型计算机、笔记本、掌上电脑及云端终端设备等计算设备。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为了描述的方便和简洁，仅以上述各功能模块、模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能模块、模块完成，即将所述装置的内部结构划分成不同的功能模块或模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。实施例中的各功能模块、模块可以集成在一个处理模块中，也可以是各个模块单独物理存在，也可以两个或两个以上模块集成在一个模块中，上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。另外，各功能模块、模块的具体名称也只是为了便于相互区分，并不用于限制本申请的保护范围。上述系统中模块、模块的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述或记载的部分，可以参见其它实施例的相关描述。
所述作为分离部件说明的模块可以是或者也可以不是物理上分开的，作为模块显示的部件可以是或者也可以不是物理模块，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络模块上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。
所述集成的模块/模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明实现上述实施例方法中的全部或部分流程，也可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一计算机可读存储介质中。
以上所述实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本发明的保护范围之内。
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