CN105741845B - 一种音频水印添加和检测方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明实施例公开了一种音频水印添加方法，应用于水印添加端，所述水印添加端接收输入的音频信号，按照预设的分割规则，将所述音频信号分割为多个子信号；采用预设的变换方法，对每个子信号进行变换得到对应的变换后的每个子信号；针对变换后的每个子信号，根据该子信号中每个数据点的大小，确定该子信号对应的能量差异，其中该能量差异根据所述子信号中最大数据点与最小数据点确定；在能量差异大于设定阈值的子信号中嵌入水印数据。由于本发明实施例将音频信号分割为多个子信号，在满足能量条件的子信号中添加水印数据，实现了在音频文件的多个位置上添加水印的目的。
Description
技术领域
本发明涉及数据防伪领域，特别涉及一种音频水印添加和检测方法及装置。
背景技术
音频水印技术是数字水印技术的一个分支，它就是在不影响原始音频文件音量的条件下向其中嵌入具有特定意义且易于提取的信息的过程。音频水印算法中的变换域算法是常用的方法。变换域的方法是把一个特定的水印嵌入到音频载体的变换域中，如离散傅里叶变换(DFT)、离散余弦变换(DCT)、小波变换等。它们的共有缺点是水印只被嵌入到音频文件变换域中的一个位置上，即使第三方程序软件将该部分的水印消除，也仅仅是对该变换域的这一个位置的信息产生影响，但对该音频文件整体音质损坏并不大，这样就会使盗用清除该音频水印的代价降低，即第三方程序软件能够在对该音频音质损坏不大的情况下，就能够去除该音频文件中的水印。
发明内容
本发明实施例公开了一种音频水印添加和检测方法及装置，能够在音频文件的多个位置上添加和检测水印。
为达到上述目的，本发明实施例公开了一种音频水印添加方法，应用于水印添加端，所述方法包括步骤：
接收输入的音频信号，按照预设的分割规则，将所述音频信号分割为多个子信号；
采用预设的变换方法，对每个子信号进行变换，得到对应的变换后的每个子信号；
针对变换后的每个子信号，根据该子信号中每个数据点的大小，确定该子信号对应的能量差异，其中该能量差异根据所述子信号中最大数据点与最小数据点确定；
在能量差异不大于设定阈值的子信号中嵌入水印数据。
进一步地，所述预设的变换方法包括复数调制重叠变换法。
进一步地，所述根据所述子信号中最大数据点与最小数据点确定所述能量差异的方法包括：
将所述子信号中最大数据点与最小数据点的差值作为所述能量差异；或
将所述子信号中最大数据点与最小数据点的比值作为所述能量差异。
进一步地，所述在能量差异不大于设定阈值的子信号中嵌入水印数据，包括：
将水印数据与每个所述变换后的每个子信号的预设数据点相乘，对应得到添加水印后的变换后的每个子信号。
进一步地，所述水印数据为多种不同的水印数据。
本发明实施例提供了一种基于上述音频水印添加方法的音频水印检测方法，应用于水印检测端，所述方法包括：
接收待检测音频信号，按照与对应水印添加端相同的分割规则，将所述待检测音频信号分割为多个子信号；
采用预设的变换方法，对每个子信号进行变换得到对应的变换后的每个子信号；
针对变换后的每个子信号，计算每个所述子信号与预设的水印库中每个水印数据的相关性值；
当存在相关性值大于设定阈值的子信号时，确定所述音频信号中添加有水印数据。
进一步地，所述预设的变换方法包括复数调制重叠变换法。
本发明实施例提供了一种音频水印添加装置，应用于水印添加端，所述装置包括：
第一分割模块，用于接收输入的音频信号，按照预设的分割规则，将所述音频信号分割为多个子信号；
第一变换模块，用于采用预设的变换方法，对每个子信号进行变换，得到对应的变换后的每个子信号；
判断模块，用于针对变换后的每个子信号，根据该子信号中每个数据点的大小，确定该子信号对应的能量差异，其中该能量差异根据所述子信号中最大数据点与最小数据点确定；
嵌入水印模块，用于在能量差异不大于设定阈值的子信号中嵌入水印数据。
进一步地，所述第一变换模块，具体用于：
采用复数调制重叠变换法，对每个子信号进行变换，得到对应的变换后的每个子信号。
进一步地，所述判断模块，具体用于：
将所述子信号中最大数据点与最小数据点的差值作为所述能量差异或
将所述子信号中最大数据点与最小数据点的比值作为所述能量差异。
进一步地，所述嵌入水印模块，具体用于：
将水印数据与每个所述变换后的每个子信号的预设数据点相乘，对应得到添加水印后的变换后的每个子信号。
进一步地，所述嵌入水印模块，具体用于：
将不同的水印数据按照预设的对应规则，嵌入到能量差异不大于设定阈值的不同对应子信号中。
本发明实施例提供了一种基于上述音频水印添加装置的音频水印检测装置，应用于水印检测端，所述装置包括：
第二分割模块，用于接收待检测音频信号，按照与对应水印添加端相同的分割规则，将所述待检测音频信号分割为多个子信号；
第二变换模块，用于采用预设的变换方法，对每个子信号进行变换得到对应的变换后的每个子信号；
相关性值计算模块，用于针对变换后的每个子信号，计算每个所述子信号与预设的水印库中每个水印数据的相关性值；
判决模块，用于当判断存在相关性值大于设定阈值的子信号时，确定所述音频信号中添加有水印数据。
进一步地，所述第二变换模块，具体用于：
采用复数调制重叠变换法，对每个子信号进行变换得到对应的变换后的每个子信号。
由上述的技术方案可见，本发明实施例提供了一种音频水印添加方法，应用于水印添加端，所述水印添加端接收输入的音频信号，按照预设的分割规则，将所述音频信号分割为多个子信号；采用预设的变换方法，对每个子信号进行变换得到对应的变换后的每个子信号；针对变换后的每个子信号，根据该子信号中每个数据点的大小，确定该子信号对应的能量差异，其中该能量差异根据所述子信号中最大数据点与最小数据点确定；在能量差异大于设定阈值的子信号中嵌入水印数据。由于本发明实施例将音频信号分割为多个子信号，在满足能量条件的子信号中添加水印数据，实现了在音频文件的多个位置上添加水印的目的。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，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的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例一提供的一种音频水印添加方法的流程示意图；
图2为本发明实施例二提供的一种音频水印添加方法的流程示意图；
图3为本发明实施例三提供的一种音频水印添加方法的流程示意图；
图4为本发明实施例一提供的一种音频水印添加装置的结构示意图；
图5为本发明实施例四提供的基于实施例一、二或三中任一实施例提供的音频水印添加方法的一种音频水印检测方法的流程示意图；
图6为本发明实施例四提供的一种音频水印检测装置的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
下面通过具体实施例，对本发明进行详细说明。
图1为本发明实施例一提供的一种音频水印添加方法的流程示意图，所述方法应用于水印添加端，该方法可以包括步骤：
S101：接收输入的音频信号，按照预设的分割规则，将所述音频信号分割为多个子信号。
所述水印添加端可以根据预设的判断规则，确定该音频信号的分割起始位置，例如，所述水印添加端可以先将待添加水印的音频信号按音频帧进行分割，再将每一帧的数据进行分割，得到多个子信号，确保待添加水印的音频信号的每一个音频帧都能够具有水印信息，其中，将待添加水印的音频信号按音频帧进行分割为现有技术，本发明不再赘述。
S102：采用预设的变换方法，对每个子信号进行变换，得到对应的变换后的每个子信号。
所述预设的变换方法可以为离散傅里叶变换法、离散余弦变换法、小波变换法、复数调制重叠变换法等多种变换域算法。
S103：针对变换后的每个子信号，根据该子信号中每个数据点的大小，确定该子信号对应的能量差异，其中该能量差异根据所述子信号中最大数据点与最小数据点确定。
变换后的每个子信号，在表示上为一串数据点序列，且各个数据点的大小不尽相同，其中最大数据点和最小数据点的数据差值或比值可以表示该子信号的能量差异。
S104：在能量差异不大于设定阈值的子信号中嵌入水印数据。
若所述能量差异为子信号中最大数据点和最小数据点的数据差值，则针对每个所述子信号，将其最大数据点和最小数据点的数据差值与预设的差值阈值进行比较，若不大于所述差值阈值，则将水印数据嵌入该子信号中；
若所述能量差异为子信号中最大数据点和最小数据点的数据比值，则针对每个所述子信号，将其最大数据点和最小数据点的数据比值与预设的比值阈值进行比较，若不大于所述比值阈值，则将水印数据嵌入该子信号中。
所述将水印数据嵌入该子信号中，具体为将水印数据与相应变换后的子信号中预设的数据点相乘，再将相乘后的变换后的子信号进行对应的反变换，得到添加水印的子信号，再将所有添加水印的子信号和未添加水印的子信号按照其原先在音频信号中的位置顺序进行组合，得到添加水印的音频信号。
本发明实施例针对只在一个音频信号嵌入一个水印，使得水印容易被第三方软件消除的情况，把一个音频信号分割为多个子信号，并在满足能量条件的子信号中嵌入水印信号，能够在音频文件的多个位置上添加水印。
为了能够根据变换后的子信号更加完整的恢复出原子信号，可以采用恢复性能较好的复数调制重叠变换法对分割得到的子信号进行变换，所以基于图1所示的方法，步骤S102可以包括：
采用复数调制重叠变换法，对每个子信号进行变换，得到对应的变换后的每个子信号。
图2为本发明实施例二提供的一种音频水印添加方法的流程示意图，基于实施例一所述的方法，该方法可以包括如下步骤：
S201：接收输入的音频信号，按照预设的分割规则，将所述音频信号分割为多个子信号。
S202：采用复数调制重叠变换法，对每个子信号进行变换，得到对应的变换后的每个子信号。
采用复数调制重叠变换法对信号进行变换为现有技术，本发明不再赘述。
S203：针对变换后的每个子信号，根据该子信号中每个数据点的大小，确定该子信号对应的能量差异，其中该能量差异根据所述子信号中最大数据点与最小数据点确定。
S204：在能量差异不大于设定阈值的子信号中嵌入水印数据。
本发明实施例采用了复数调制重叠变换法对子信号进行变换，使得在对变换后的子信号进行恢复时，能够更加完整的恢复出原子信号。
若一个音频信号中只嵌入一种特定水印数据，如果第三方水印消除软件掌握了消除这一特定水印数据的方法，则会更加容易地对该音频信号中的所有该特定水印进行消除，为了使第三方水印消除软件完全消除音频信号中的水印更困难，可以对每个可嵌入水印的子信号中嵌入不同的水印信号，即图1所示的步骤S104中的所述水印数据可以为多种不同的水印数据。
图3为本发明实施例三提供的一种音频水印添加方法的流程示意图，基于实施例一所述的方法，该方法可以包括如下步骤：
S301：接收输入的音频信号，按照预设的分割规则，将所述音频信号分割为多个子信号。
S302：采用预设的变换方法，对每个子信号进行变换，得到对应的变换后的每个子信号。
S303：针对变换后的每个子信号，根据该子信号中每个数据点的大小，确定该子信号对应的能量差异，其中该能量差异根据所述子信号中最大数据点与最小数据点确定。
S304：将不同的水印数据按照预设的对应规则，嵌入到能量差异不大于设定阈值的不同对应子信号中。
本发明实施例将不同的水印数据嵌入到量差异不大于设定阈值的不同对应子信号中，使得第三方水印消除软件对音频数据中的水印进行完全消除更加困难。
本发明实施例公开了一种音频水印添加方法，应用于水印添加端，所述水印添加端接收输入的音频信号，按照预设的分割规则，将所述音频信号分割为多个子信号；采用预设的变换方法，对每个子信号进行变换得到对应的变换后的每个子信号；针对变换后的每个子信号，根据该子信号中每个数据点的大小，确定该子信号对应的能量差异，其中该能量差异根据所述子信号中最大数据点与最小数据点确定；在能量差异大于设定阈值的子信号中嵌入水印数据。由于本发明实施例将音频信号分割为多个子信号，在满足能量条件的子信号中添加水印数据，实现了在音频文件的多个位置上添加水印的目的。
图4为本发明实施例一提供的一种音频水印添加装置的结构示意图，该装置应用于水印添加端，所述装置可以包括：
第一分割模块401，用于接收输入的音频信号，按照预设的分割规则，将所述音频信号分割为多个子信号；
第一变换模块402，用于采用预设的变换方法，对每个子信号进行变换，得到对应的变换后的每个子信号；
判断模块403，用于针对变换后的每个子信号，根据该子信号中每个数据点的大小，确定该子信号对应的能量差异，其中该能量差异根据所述子信号中最大数据点与最小数据点确定；
嵌入水印模块404，用于在能量差异不大于设定阈值的子信号中嵌入水印数据。
进一步地，所述第一变换模块402，具体用于：
采用复数调制重叠变换法，对每个子信号进行变换，得到对应的变换后的每个子信号。
进一步地，所述判断模块403，具体用于：
将所述子信号中最大数据点与最小数据点的差值作为所述能量差异或
将所述子信号中最大数据点与最小数据点的比值作为所述能量差异。
进一步地，所述嵌入水印模块404，具体用于：
将水印数据与每个所述变换后的每个子信号的预设数据点相乘，对应得到添加水印后的变换后的每个子信号。
进一步地，所述嵌入水印模块404，具体用于：
将不同的水印数据按照预设的对应规则，嵌入到能量差异不大于设定阈值的不同对应子信号中。
本发明实施例公开了一种音频水印添加方法及装置，应用于水印添加端，所述水印添加端接收输入的音频信号，按照预设的分割规则，将所述音频信号分割为多个子信号；采用预设的变换方法，对每个子信号进行变换得到对应的变换后的每个子信号；针对变换后的每个子信号，根据该子信号中每个数据点的大小，确定该子信号对应的能量差异，其中该能量差异根据所述子信号中最大数据点与最小数据点确定；在能量差异大于设定阈值的子信号中嵌入水印数据。由于本发明实施例将音频信号分割为多个子信号，在满足能量条件的子信号中添加水印数据，实现了在音频文件的多个位置上添加水印的目的。
图5为本发明实施例四提供的基于实施例一、二或三中任一实施例提供的音频水印添加方法的一种音频水印检测方法的流程示意图，所述方法应用于水印检测端，所述方法可以包括：
S501：接收待检测音频信号，按照与对应水印添加端相同的分割规则，将所述待检测音频信号分割为多个子信号。
S502：采用预设的变换方法，对每个子信号进行变换得到对应的变换后的每个子信号。
相应的，若对应水印添加端采用的是复数调制重叠变换法对相应子信号进行变换，则此步骤也采用复数调制重叠变换法对所述每个子信号进行变换。
S503：针对变换后的每个子信号，计算每个所述子信号与预设的水印库中每个水印数据的相关性值。
S504：当存在相关性值大于设定阈值的子信号时，确定所述音频信号中添加有水印数据。
由于所述检测方法所检测的是被怀疑具有水印的音频信号，而具体该音频信号被分割出的哪一部分子信号具有水印、具有哪种水印都是未知的，所以，需要对每一个分割出的子信号进行变换，再针对每个变换后的子信号，和预设的水印库中的每一个水印数据计算相关性值，当计算得到的相关性值大于预设的阈值时，则确定所述音频信号中添加有水印数据，一旦确定出某一变换后的子信号中具有水印，步骤S504就可以停止，并且以此时进行相关性计算的水印数据作为该变换后的子信号中嵌入的水印数据。将水印数据与相应子信号进行相关性计算为现有技术，本发明不再赘述。
图6为本发明实施例四提供的一种音频水印检测装置的结构示意图，该装置应用于水印检测端，所述装置可以包括：
第二分割模块601，用于接收待检测音频信号，按照与对应水印添加端相同的分割规则，将所述待检测音频信号分割为多个子信号；
第二变换模块602，用于采用预设的变换方法，对每个子信号进行变换得到对应的变换后的每个子信号；
相关性值计算模块603，用于针对变换后的每个子信号，计算每个所述子信号与预设的水印库中每个水印数据的相关性值；
判决模块604，用于当判断存在相关性值大于设定阈值的子信号时，确定所述音频信号中添加有水印数据。
进一步地，所述第二变换模块602，具体用于：
采用复数调制重叠变换法，对每个子信号进行变换得到对应的变换后的每个子信号。
本发明实施例公开了一种音频水印检测方法及装置，应用于水印检测端，所述水印检测端接收待检测音频信号，按照与对应水印添加端相同的分割规则，将所述待检测音频信号分割为多个子信号；采用预设的变换方法，对每个子信号进行变换得到对应的变换后的每个子信号；针对变换后的每个子信号，计算每个所述子信号与预设的水印库中每个水印数据的相关性值；当存在相关性值大于设定阈值的子信号时，确定所述音频信号中添加有水印数据。由于本发明实施例将待检测水印的音频信号分割为多个子信号，在每个子信号中进行水印数据的检测，提升了检测到水印数据的可能性。
对于系统/装置实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
本领域普通技术人员可以理解实现上述方法实施方式中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可以存储于计算机可读取存储介质中，这里所称得的存储介质，如：ROM/RAM、磁碟、光盘等。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本发明的保护范围内。
Claims (12)
1.一种音频水印添加方法，其特征在于，应用于水印添加端，所述方法包括步骤：
接收输入的音频信号，按照预设的分割规则，将所述音频信号分割为多个子信号；
采用预设的变换方法，对每个子信号进行变换，得到对应的变换后的每个子信号；
针对变换后的每个子信号，根据该子信号中每个数据点的大小，确定该子信号对应的能量差异，其中该能量差异根据所述子信号中最大数据点与最小数据点确定；
在能量差异不大于设定阈值的子信号中嵌入水印数据，包括：将水印数据与每个所述变换后的每个子信号的预设数据点相乘，对应得到添加水印后的变换后的每个子信号；
其中，所述按照预设的分割规则，将所述音频信号分割为多个子信号，包括：
将所述音频信号按音频帧进行分割，将每一音频帧的数据进行分割，得到所述多个子信号。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述预设的变换方法包括复数调制重叠变换法。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述子信号中最大数据点与最小数据点确定所述能量差异的方法包括：
将所述子信号中最大数据点与最小数据点的差值作为所述能量差异；或
将所述子信号中最大数据点与最小数据点的比值作为所述能量差异。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述水印数据为多种不同的水印数据。
5.一种基于权利要求1-4任一项音频水印添加方法的音频水印检测方法，其特征在于，应用于水印检测端，所述方法包括：
接收待检测音频信号，按照与对应水印添加端相同的分割规则，将所述待检测音频信号分割为多个子信号；
采用预设的变换方法，对每个子信号进行变换得到对应的变换后的每个子信号；
针对变换后的每个子信号，计算每个所述子信号与预设的水印库中每个水印数据的相关性值；
当存在相关性值大于设定阈值的子信号时，确定所述音频信号中添加有水印数据；
其中，所述按照与对应水印添加端相同的分割规则，将所述待检测音频信号分割为多个子信号，包括：
将所述待检测音频信号按音频帧进行分割，将每一音频帧的数据进行分割，得到所述多个子信号。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述预设的变换方法包括复数调制重叠变换法。
7.一种音频水印添加装置，其特征在于，应用于水印添加端，所述装置包括：
第一分割模块，用于接收输入的音频信号，按照预设的分割规则，将所述音频信号分割为多个子信号；
第一变换模块，用于采用预设的变换方法，对每个子信号进行变换，得到对应的变换后的每个子信号；
判断模块，用于针对变换后的每个子信号，根据该子信号中每个数据点的大小，确定该子信号对应的能量差异，其中该能量差异根据所述子信号中最大数据点与最小数据点确定；
嵌入水印模块，用于在能量差异不大于设定阈值的子信号中嵌入水印数据，具体用于：将水印数据与每个所述变换后的每个子信号的预设数据点相乘，对应得到添加水印后的变换后的每个子信号；
其中，所述第一分割模块，具体用于将所述音频信号按音频帧进行分割，将每一音频帧的数据进行分割，得到所述多个子信号。
8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述第一变换模块，具体用于：
采用复数调制重叠变换法，对每个子信号进行变换，得到对应的变换后的每个子信号。
9.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述判断模块，具体用于：
将所述子信号中最大数据点与最小数据点的差值作为所述能量差异或
将所述子信号中最大数据点与最小数据点的比值作为所述能量差异。
10.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述嵌入水印模块，具体用于：
将不同的水印数据按照预设的对应规则，嵌入到能量差异不大于设定阈值的不同对应子信号中。
11.一种基于权利要求7-10任一项音频水印添加装置的音频水印检测装置，其特征在于，应用于水印检测端，所述装置包括：
第二分割模块，用于接收待检测音频信号，按照与对应水印添加端相同的分割规则，将所述待检测音频信号分割为多个子信号；
第二变换模块，用于采用预设的变换方法，对每个子信号进行变换得到对应的变换后的每个子信号；
相关性值计算模块，用于针对变换后的每个子信号，计算每个所述子信号与预设的水印库中每个水印数据的相关性值；
判决模块，用于当判断存在相关性值大于设定阈值的子信号时，确定所述音频信号中添加有水印数据；
其中，所述第二分割模块，具体用于将所述待检测音频信号按音频帧进行分割，将每一音频帧的数据进行分割，得到所述多个子信号。
12.根据权利要求11所述的装置，其特征在于，所述第二变换模块，具体用于：
采用复数调制重叠变换法，对每个子信号进行变换得到对应的变换后的每个子信号。
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- 2016-03-30 CN CN201610195757.XA patent/CN105741845B/zh active Active
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