CN108735223B - 音频文件数字水印的嵌入及提取方法及系统 - Google Patents

音频文件数字水印的嵌入及提取方法及系统 Download PDF

Info

Publication number
CN108735223B
CN108735223B CN201710243881.3A CN201710243881A CN108735223B CN 108735223 B CN108735223 B CN 108735223B CN 201710243881 A CN201710243881 A CN 201710243881A CN 108735223 B CN108735223 B CN 108735223B
Authority
CN
China
Prior art keywords
watermark
scale factor
ciphertext
bit value
embedding
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
CN201710243881.3A
Other languages
English (en)
Other versions
CN108735223A (zh
Inventor
罗震
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
New Founder Holdings Development Co ltd
Beijing Founder Electronics Co Ltd
Original Assignee
Peking University Founder Group Co Ltd
Beijing Founder Electronics Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Peking University Founder Group Co Ltd, Beijing Founder Electronics Co Ltd filed Critical Peking University Founder Group Co Ltd
Priority to CN201710243881.3A priority Critical patent/CN108735223B/zh
Publication of CN108735223A publication Critical patent/CN108735223A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN108735223B publication Critical patent/CN108735223B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G10—MUSICAL INSTRUMENTS; ACOUSTICS
    • G10L—SPEECH ANALYSIS TECHNIQUES OR SPEECH SYNTHESIS; SPEECH RECOGNITION; SPEECH OR VOICE PROCESSING TECHNIQUES; SPEECH OR AUDIO CODING OR DECODING
    • G10L19/00—Speech or audio signals analysis-synthesis techniques for redundancy reduction, e.g. in vocoders; Coding or decoding of speech or audio signals, using source filter models or psychoacoustic analysis
    • G10L19/018—Audio watermarking, i.e. embedding inaudible data in the audio signal
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L2209/00—Additional information or applications relating to cryptographic mechanisms or cryptographic arrangements for secret or secure communication H04L9/00
    • H04L2209/60—Digital content management, e.g. content distribution
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L2209/00—Additional information or applications relating to cryptographic mechanisms or cryptographic arrangements for secret or secure communication H04L9/00
    • H04L2209/60—Digital content management, e.g. content distribution
    • H04L2209/608—Watermarking

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computational Linguistics (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Audiology, Speech & Language Pathology (AREA)
  • Human Computer Interaction (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Acoustics & Sound (AREA)
  • Multimedia (AREA)
  • Editing Of Facsimile Originals (AREA)
  • Signal Processing For Digital Recording And Reproducing (AREA)
  • Storage Device Security (AREA)

Abstract

本发明提出了一种音频文件数字水印的嵌入及提取方法及系统，音频文件数字水印的嵌入及提取方法包括：扫描水印图片，将水印图片转换为水印序列；对水印序列进行加密，生成密文水印序列；将密文水印序列嵌入到原始音频信号中，生成含有水印信息的音频文件；当提取原始水印序列时，在含有水印信息的音频文件中提取密文水印序列；对密文水印信息进行解密，获取原始水印序列，本发明嵌入水印速度快、透明性好，鲁棒性强，能够满足实时性要求。

Description

音频文件数字水印的嵌入及提取方法及系统
技术领域
本发明涉及音频保护技术领域，具体而言，涉及一种音频文件数字水印的嵌入及提取方法及系统。
背景技术
互联网上传播的数字出版内容尤其是MP3音频文件存在大量的盗版和侵权问题。这种现象也引起了越来越多作者和发行者的关注，互联网版权保护开始成为互联网时代的一个热点话题，而本发明数字水印技术是实现版权保护的有效方法之一。
在技术方面，MP3音频数字水印技术衡量指标主要有三个：
(1)透明性，也就是MP3音频文件嵌入水印以后和原始文件之前的差别，差别越小越好。
(2)鲁棒性，也就是嵌入水印的MP3音频文件通过网络传播以后能正确提取原水印信息。
(3)容量，也就是隐藏的水印信息的大小，根据MP3音频文件大小决定嵌入的水印容量，音频文件越大可嵌入的水印信息就多。
发明内容
本发明旨在至少解决现有技术或相关技术中存在的技术问题之一。
为此，本发明的一个目的在于提出了一种音频文件数字水印的嵌入及提取方法。
本发明的另一个目的在于提出了一种音频文件数字水印的嵌入及提取系统。
有鉴于此，根据本发明的一个目的，提出了一种音频文件数字水印的嵌入及提取方法，包括：扫描水印图片，将水印图片转换为水印序列；对水印序列进行加密，生成密文水印序列；将密文水印序列嵌入到原始音频信号中，生成含有水印信息的音频文件；当提取原始水印序列时，在含有水印信息的音频文件中提取密文水印序列；对密文水印信息进行解密，获取原始水印序列。
本发明提供的音频文件数字水印的嵌入及提取方法，将水印图片逐行扫描并转换为一维水印序列，对得到的一维水印序列使用Rijndael技术进行加密，生成密文水印序列，将密文水印序列嵌入到原始音频信号中，生成含有水印信息的音频文件，对音频文件进行版权保护，当提取原始水印序列时，在含有水印信息的音频文件中提取密文水印序列并进行解密，得到原始水印序列，本发明嵌入水印速度快、透明性好，鲁棒性强，能够满足实时性要求。
根据本发明的上述音频文件数字水印的嵌入及提取方法，还可以具有以下技术特征：
在上述技术方案中，优选地，将密文水印序列嵌入到原始音频信号中，生成含有水印信息的音频文件的步骤，具体包括：将原始音频信号分为至少一个音频帧；读取至少一个音频帧的帧边信息，获取至少一个音频帧的比例因子；按照第一预设规则，将密文水印序列嵌入到比例因子中，生成含有水印信息的音频文件。
在该技术方案中，将原始音频信号分为互不重叠的固定长度的多个音频帧，读取每个音频帧的帧边信息，选取每个音频帧的由4比特二进制数据构成的比例因子作为嵌入的空间，按照第一预设规则，将密文水印序列嵌入到比例因子中，每个比例因子对应一个二值水印序列，生成含有水印信息的音频文件，具有快速的嵌入水印的速度，并且音频文件音质差异难以被人感知。
在上述任一技术方案中，优选地，第一预设规则，具体包括：当比例因子的最低位数值为偶数时，若密文水印序列为1，将最低位数值加1，若密文水印序列为0，最低位数值不变；当比例因子的最低位数值为奇数时，若密文水印序列为0，将最低位数值加1，若密文水印序列为1，最低位数值不变。
在该技术方案中，嵌入音频水印信息以第一个音频帧的水印嵌入操作为例，根据水印序列的0或者1，来对音频帧内的比例因子进行修改以实现水印的嵌入，即修改4位比例因子中最后一位的数据值。如果嵌入前的数据值为偶数，当嵌入水印信息为1时，则数据值加1，否则不变，如果原数据值为奇数，当嵌入水印信息为0时，则数据值加1，否则不变。依次对后面的每个由4位二进制数据构成的比例因子的音频帧做同样的嵌入操作，直到用完水印序列。
在上述任一技术方案中，优选地，在含有水印信息的音频文件中提取所述密文水印序列的步骤，具体包括：将含有水印信息的音频文件分为至少一个音频帧；读取至少一个音频帧的帧边信息，获取至少一个音频帧的比例因子；按照第二预设规则，在比例因子中提取密文水印信息。
在该技术方案中，将含有水印信息的音频信号分为互不重叠的固定长度的多个音频帧，读取每个音频帧的帧边信息，选取每帧内由4比特二进制数据构成的比例因子作为待提取的空间，按照第二预设规则，在比例因子中提取出密文水印信息，使得嵌入水印的音频文件通过网络传播以后还能正确地提取出原水印信息，具有更强的鲁棒性。
在上述任一技术方案中，优选地，第二预设规则，具体包括：当密文水印序列为1时，若比例因子的最低位数值为偶数，将最低位数值加1，若比例因子的最低位数值为奇数，最低位数值不变；当密文水印序列为0时，若比例因子的最低位数值为奇数，将最低位数值加1，若比例因子的最低位数值为偶数，最低位数值不变。
在该技术方案中，当密文水印序列为1时，比例因子的最低位数值是偶数，则加1变成奇数，若比例因子的最低位数值是是奇数，则保持不变，仍然是奇数，所以在完成水印的嵌入后，只要密文水印序列为1，对应的比例因子的最低位数值就是奇数。同理，只要水印信息为0，对应的比例因子的最低位数值为偶数，所以就很容易从待检测的音频文件中提取出水印信息。
根据本发明的另一个目的，提出了一种音频文件数字水印的嵌入及提取系统，包括：扫描单元，用于扫描水印图片，将水印图片转换为水印序列；加密单元，用于对水印序列进行加密，生成密文水印序列；嵌入单元，用于将密文水印序列嵌入到原始音频信号中，生成含有水印信息的音频文件；提取单元，用于当提取原始水印序列时，在含有水印信息的音频文件中提取密文水印序列；解密单元，用于对密文水印信息进行解密，获取原始水印序列。
本发明提供的音频文件数字水印的嵌入及提取系统，扫描单元将水印图片逐行扫描并转换为一维水印序列，加密单元对得到的一维水印序列使用Rijndael技术进行加密，生成密文水印序列，嵌入单元将密文水印序列嵌入到原始音频信号中，生成含有水印信息的音频文件，对音频文件进行版权保护，当提取原始水印序列时，由提取单元在含有水印信息的音频文件中提取密文水印序列，并通过解密单元进行解密，得到原始水印序列，本发明嵌入水印速度快、透明性好，鲁棒性强，能够满足实时性要求。
根据本发明的上述音频文件数字水印的嵌入及提取系统，还可以具有以下技术特征：
在上述技术方案中，优选地，嵌入单元，具体用于：将原始音频信号分为至少一个音频帧；读取至少一个音频帧的帧边信息，获取至少一个音频帧的比例因子；按照第一预设规则，将密文水印序列嵌入到所述比例因子中，生成含有水印信息的音频文件。
在该技术方案中，嵌入单元将原始音频信号分为互不重叠的固定长度的多个音频帧，读取每个音频帧的帧边信息，选取每个音频帧的由4比特二进制数据构成的比例因子作为嵌入的空间，按照第一预设规则，将密文水印序列嵌入到比例因子中，每个比例因子对应一个二值水印序列，生成含有水印信息的音频文件，具有快速的嵌入水印的速度，并且音频文件音质差异难以被人感知。
在上述任一技术方案中，优选地，第一预设规则，具体包括：当比例因子的最低位数值为偶数时，若密文水印序列为1，将最低位数值加1，若密文水印序列为0，最低位数值不变；当比例因子的最低位数值为奇数时，若密文水印序列为0，将最低位数值加1，若密文水印序列为1，最低位数值不变。
在该技术方案中，嵌入音频水印信息以第一个音频帧的水印嵌入操作为例，根据水印序列的0或者1，来对音频帧内的比例因子进行修改以实现水印的嵌入，即修改4位比例因子中最后一位的数据值。如果嵌入前的数据值为偶数，当嵌入水印信息为1时，则数据值加1，否则不变，如果原数据值为奇数，当嵌入水印信息为0时，则数据值加1，否则不变。依次对后面的每个由4位二进制数据构成的比例因子的音频帧做同样的嵌入操作，直到用完水印序列。
在上述任一技术方案中，优选地，提取单元，具体用于：将含有水印信息的音频文件分为至少一个音频帧；读取至少一个音频帧的帧边信息，获取至少一个音频帧的比例因子；按照第二预设规则，在比例因子中提取所述密文水印信息。
在该技术方案中，提取单元将含有水印信息的音频信号分为互不重叠的固定长度的多个音频帧，读取每个音频帧的帧边信息，选取每帧内由4比特二进制数据构成的比例因子作为待提取的空间，按照第二预设规则，在比例因子中提取出密文水印信息，使得嵌入水印的音频文件通过网络传播以后还能正确地提取出原水印信息，具有更强的鲁棒性。
在上述任一技术方案中，优选地，第二预设规则，具体包括：当密文水印序列为1时，若比例因子的最低位数值为偶数，将最低位数值加1，若比例因子的最低位数值为奇数，最低位数值不变；当密文水印序列为0时，若比例因子的最低位数值为奇数，将最低位数值加1，若比例因子的最低位数值为偶数，最低位数值不变。
在该技术方案中，当密文水印序列为1时，比例因子的最低位数值是偶数，则加1变成奇数，若比例因子的最低位数值是是奇数，则保持不变，仍然是奇数，所以在完成水印的嵌入后，只要密文水印序列为1，对应的比例因子的最低位数值就是奇数。同理，只要水印信息为0，对应的比例因子的最低位数值为偶数，所以就很容易从待检测的音频文件中提取出水印信息。
本发明的附加方面和优点将在下面的描述部分中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1a示出了本发明的一个实施例的音频文件数字水印的嵌入及提取方法的流程示意图；
图1b示出了本发明的另一个实施例的音频文件数字水印的嵌入及提取方法的流程示意图；
图2示出了本发明的一个实施例的音频文件数字水印的嵌入及提取系统的示意框图；
图3示出了本发明的一个具体实施例的水印嵌入过程的示意图；
图4示出了本发明的一个具体实施例的水印提取过程的示意图；
图5示出了本发明的一个具体实施例的音频文件数字水印的嵌入及提取方法的示意图；
图6示出了本发明的一个具体实施例的嵌入水印前的音频波形局部示意图；
图7示出了本发明的一个具体实施例的嵌入水印后的音频波形局部示意图。
具体实施方式
为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本发明进行进一步的详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本发明的保护范围并不限于下面公开的具体实施例的限制。
本发明第一方面的实施例，提出一种音频文件数字水印的嵌入及提取方法，图1a示出了本发明的一个实施例的音频文件数字水印的嵌入及提取方法的流程示意图。其中，该方法包括：
步骤102，扫描水印图片，将水印图片转换为水印序列；
步骤104，对水印序列进行加密，生成密文水印序列；
步骤106，将密文水印序列嵌入到原始音频信号中，生成含有水印信息的音频文件；
步骤108，当提取原始水印序列时，在含有水印信息的音频文件中提取密文水印序列；
步骤110，对密文水印信息进行解密，获取原始水印序列。
本发明提供的音频文件数字水印的嵌入及提取方法，将水印图片逐行扫描并转换为一维水印序列，对得到的一维水印序列使用Rijndael技术进行加密，生成密文水印序列，将密文水印序列嵌入到原始音频信号中，生成含有水印信息的音频文件，对音频文件进行版权保护，当提取原始水印序列时，在含有水印信息的音频文件中提取密文水印序列并进行解密，得到原始水印序列，本发明嵌入水印速度快、透明性好，鲁棒性强，能够满足实时性要求。
图1b示出了本发明的另一个实施例的音频文件数字水印的嵌入及提取方法的流程示意图，下面参照图1b描述根据本发明一些实施例所述的音频文件数字水印的嵌入及提取方法。
在本发明的一个实施例中，如图1b所示，优选地，该方法包括：
步骤102，扫描水印图片，将水印图片转换为水印序列；
步骤104，对水印序列进行加密，生成密文水印序列；
步骤162，将原始音频信号分为至少一个音频帧；
步骤164，读取至少一个音频帧的帧边信息，获取至少一个音频帧的比例因子；
步骤166，按照第一预设规则，将密文水印序列嵌入到比例因子中，生成含有水印信息的音频文件；
步骤108，当提取原始水印序列时，在含有水印信息的音频文件中提取密文水印序列；
步骤110，对密文水印信息进行解密，获取原始水印序列。
在该实施例中，将原始音频信号分为互不重叠的固定长度的多个音频帧，读取每个音频帧的帧边信息，选取每个音频帧的由4比特二进制数据构成的比例因子作为嵌入的空间，按照第一预设规则，将密文水印序列嵌入到比例因子中，每个比例因子对应一个二值水印序列，生成含有水印信息的音频文件，具有快速的嵌入水印的速度，并且音频文件音质差异难以被人感知。
在本发明的一个实施例中，优选地，第一预设规则，具体包括：当比例因子的最低位数值为偶数时，若密文水印序列为1，将最低位数值加1，若密文水印序列为0，最低位数值不变；当比例因子的最低位数值为奇数时，若密文水印序列为0，将最低位数值加1，若密文水印序列为1，最低位数值不变。
在该实施例中，嵌入音频水印信息以第一个音频帧的水印嵌入操作为例，根据水印序列的0或者1，来对音频帧内的比例因子进行修改以实现水印的嵌入，即修改4位比例因子中最后一位的数据值。如果嵌入前的数据值为偶数，当嵌入水印信息为1时，则数据值加1，否则不变，如果原数据值为奇数，当嵌入水印信息为0时，则数据值加1，否则不变。依次对后面的每个由4位二进制数据构成的比例因子的音频帧做同样的嵌入操作，直到用完水印序列。
在本发明的一个实施例中，如图1b所示，优选地，该方法包括
步骤102，扫描水印图片，将水印图片转换为水印序列；
步骤104，对水印序列进行加密，生成密文水印序列；
步骤162，将原始音频信号分为至少一个音频帧；
步骤164，读取至少一个音频帧的帧边信息，获取至少一个音频帧的比例因子；
步骤166，按照第一预设规则，将密文水印序列嵌入到比例因子中，生成含有水印信息的音频文件；
步骤182，将含有水印信息的音频文件分为至少一个音频帧；
步骤184，读取至少一个音频帧的帧边信息，获取至少一个音频帧的比例因子；
步骤186，按照第二预设规则，在比例因子中提取密文水印信息；
步骤110，对密文水印信息进行解密，获取原始水印序列。
在该实施例中，将含有水印信息的音频信号分为互不重叠的固定长度的多个音频帧，读取每个音频帧的帧边信息，选取每帧内由4比特二进制数据构成的比例因子作为待提取的空间，按照第二预设规则，在比例因子中提取出密文水印信息，使得嵌入水印的音频文件通过网络传播以后还能正确地提取出原水印信息，具有更强的鲁棒性。
在本发明的一个实施例中，优选地，第二预设规则，具体包括：当密文水印序列为1时，若比例因子的最低位数值为偶数，将最低位数值加1，若比例因子的最低位数值为奇数，最低位数值不变；当密文水印序列为0时，若比例因子的最低位数值为奇数，将最低位数值加1，若比例因子的最低位数值为偶数，最低位数值不变。
在该实施例中，当密文水印序列为1时，比例因子的最低位数值是偶数，则加1变成奇数，若比例因子的最低位数值是是奇数，则保持不变，仍然是奇数，所以在完成水印的嵌入后，只要密文水印序列为1，对应的比例因子的最低位数值就是奇数。同理，只要水印信息为0，对应的比例因子的最低位数值为偶数，所以就很容易从待检测的音频文件中提取出水印信息。
本发明第二方面的实施例，提出一种音频文件数字水印的嵌入及提取系统200，图2示出了本发明的一个实施例的音频文件数字水印的嵌入及提取系统200的示意框图。其中，该系统包括：
扫描单元202，用于扫描水印图片，将水印图片转换为水印序列；
加密单元204，用于对水印序列进行加密，生成密文水印序列；
嵌入单元206，用于将密文水印序列嵌入到原始音频信号中，生成含有水印信息的音频文件；
提取单元208，用于当提取原始水印序列时，在含有水印信息的音频文件中提取密文水印序列；
解密单元210，用于对密文水印信息进行解密，获取原始水印序列。
本发明提供的音频文件数字水印的嵌入及提取系统200，扫描单元202将水印图片逐行扫描并转换为一维水印序列，加密单元204对得到的一维水印序列使用Rijndael技术进行加密，生成密文水印序列，嵌入单元206将密文水印序列嵌入到原始音频信号中，生成含有水印信息的音频文件，对音频文件进行版权保护，当提取原始水印序列时，由提取单元208在含有水印信息的音频文件中提取密文水印序列，并通过解密单元210进行解密，得到原始水印序列，本发明嵌入水印速度快、透明性好，鲁棒性强，能够满足实时性要求。
在本发明的一个实施例中，优选地，嵌入单元206，具体用于：将原始音频信号分为至少一个音频帧；读取至少一个音频帧的帧边信息，获取至少一个音频帧的比例因子；按照第一预设规则，将密文水印序列嵌入到所述比例因子中，生成含有水印信息的音频文件。
在该实施例中，嵌入单元206将原始音频信号分为互不重叠的固定长度的多个音频帧，读取每个音频帧的帧边信息，选取每个音频帧的由4比特二进制数据构成的比例因子作为嵌入的空间，按照第一预设规则，将密文水印序列嵌入到比例因子中，每个比例因子对应一个二值水印序列，生成含有水印信息的音频文件，具有快速的嵌入水印的速度，并且音频文件音质差异难以被人感知。
在本发明的一个实施例中，优选地，第一预设规则，具体包括：当比例因子的最低位数值为偶数时，若密文水印序列为1，将最低位数值加1，若密文水印序列为0，最低位数值不变；当比例因子的最低位数值为奇数时，若密文水印序列为0，将最低位数值加1，若密文水印序列为1，最低位数值不变。
在该实施例中，嵌入音频水印信息以第一个音频帧的水印嵌入操作为例，根据水印序列的0或者1，来对音频帧内的比例因子进行修改以实现水印的嵌入，即修改4位比例因子中最后一位的数据值。如果嵌入前的数据值为偶数，当嵌入水印信息为1时，则数据值加1，否则不变，如果原数据值为奇数，当嵌入水印信息为0时，则数据值加1，否则不变。依次对后面的每个由4位二进制数据构成的比例因子的音频帧做同样的嵌入操作，直到用完水印序列。
在本发明的一个实施例中，优选地，提取单元208，具体用于：将含有水印信息的音频文件分为至少一个音频帧；读取至少一个音频帧的帧边信息，获取至少一个音频帧的比例因子；按照第二预设规则，在比例因子中提取所述密文水印信息。
在该实施例中，提取单元208将含有水印信息的音频信号分为互不重叠的固定长度的多个音频帧，读取每个音频帧的帧边信息，选取每帧内由4比特二进制数据构成的比例因子作为待提取的空间，按照第二预设规则，在比例因子中提取出密文水印信息，使得嵌入水印的音频文件通过网络传播以后还能正确地提取出原水印信息，具有更强的鲁棒性。
在本发明的一个实施例中，优选地，第二预设规则，具体包括：当密文水印序列为1时，若比例因子的最低位数值为偶数，将最低位数值加1，若比例因子的最低位数值为奇数，最低位数值不变；当密文水印序列为0时，若比例因子的最低位数值为奇数，将最低位数值加1，若比例因子的最低位数值为偶数，最低位数值不变。
在该实施例中，当密文水印序列为1时，比例因子的最低位数值是偶数，则加1变成奇数，若比例因子的最低位数值是是奇数，则保持不变，仍然是奇数，所以在完成水印的嵌入后，只要密文水印序列为1，对应的比例因子的最低位数值就是奇数。同理，只要水印信息为0，对应的比例因子的最低位数值为偶数，所以就很容易从待检测的音频文件中提取出水印信息。
本发明的一个具体实施例的音频文件数字水印的嵌入及提取方法，包括：
一.数字水印预处理：
水印标识是代表知识产权所有者版权信息的文字或者图片，提取水印时可以看到加入水印的MP3文件属于哪个所有者。
水印标识生成步骤：
1.将水印图片逐行扫描并转换为一维水印序列W＝{W1W2W3…Wn}，n代表水印序列的长度。
2.对得到的一维水印序列使用Rijndael技术进行加密，密钥为K，加密后得到长度为n的水印序列W’＝{W’1W’2W’3…W’n}。
本过程能够将文本和图片格式的版权信息转换为数字水印信息。
二.数字水印的嵌入：
假设原始MP3音频信号为A，A＝{a{i}}，1≤i≤L。图3示出了本发明的一个具体实施例的水印嵌入过程的示意图：
1.将原始MP3音频信号A分为互不重叠的N个帧，每帧的长度为Q，即有N＝L/Q，各音频帧表示为B(i)，i＝1，2，...N。
2.读取每帧的帧边信息，选取每帧内由4比特二进制数据构成的比例因子作为嵌入的空间，将其表示为C(i)，1≤i≤N’。
3.将水印预处理过程中生成的n长度一维密文水印序列分别嵌入到这N’个比例因子中(N’≥n)，每个比例因子对应一个二值水印序列。
嵌入MP3音频水印信息以第一个音频帧的水印嵌入操作为例，根据水印序列的0或者1，来对音频帧内的比例因子进行修改以实现水印的嵌入，即修改4位比例因子中最后一位的数据值。如果嵌入前的数据值为偶数，当嵌入水印信息为1时，则数据值加1，否则不变，如果原数据值为奇数，当嵌入水印信息为0时，则数据值加1，否则不变，依次对后面的N’-1个符合条件的帧(由4位二进制数据构成的比例因子的帧)做同样的嵌入操作，直到用完这n个水印序列。具体的水印嵌入操作说明见下表1：
表1
Figure BDA0001270080560000111
Figure BDA0001270080560000121
把第i帧比例因子为4比特数据的最低位定义为：C(i，4)，i＝1，2，…，N’，对应嵌入的密文水印序列为w(i)。嵌入规则的细节用如下公式表示：
Figure BDA0001270080560000122
4.嵌入完成，生成含有水印信息的音频文件A*。
本过程将文本或者图片格式的版权信息嵌入到MP3格式音频文件内。
三、数字水印的提取：
待检测音频信号为A*，图4示出了本发明的一个具体实施例的水印提取过程的示意图：
1.将待检测MP3的音频信号A*分为互不重叠的N个帧，每帧的长度为Q，即有N＝L/Q，各音频帧表示为B*(i)，i＝1，2，…N。
2.读取每帧的帧边信息，选取每帧内由4比特二进制数据构成的比例因子作为待提取的空间，表示为C’(i)，1≤i≤N’。
3.水印提取的过程与水印嵌入是互逆的，当水印信息为1时，原数据值是偶数，加1变成了奇数；原数据值是奇数，保持不变，仍然是奇数，所以在完成水印的嵌入后，只要水印信息为1，对应的数据值就是奇数。同理，只要水印信息为0，对应的数据值为偶数。所以就很容易从待检测的音频文件A*中提取出水印信息了。设第i帧比例因子为4比特数据的最低位定义为：C’(i，4)，i＝1，2，…N’，提取公式为：
Figure BDA0001270080560000123
4.得到密文水印序列，对序列解密，即可得到原始水印序列。
本过程将版权信息从嵌入数字水印的音频文件中提取，提取后版权信息与原版权信息一致。
本发明的另一个具体实施例的音频文件数字水印的嵌入及提取方法，如图5所示，包括：
1.“打开”按钮选择批量导入MP3文件目录。
2.“选择密钥文件”按钮选择的文件为加密水印的密钥文件，是一个txt文档。
3.“选择水印文件”按钮打开的是水印数据，里面存的是要加入到MP3文件中的水印数据。
4.“输出文件目录”按钮选择的文件目录为嵌入水印后，将嵌入水印的文件放到的新目录中。
5.“开始嵌入”按钮，当以上按钮全部选中之后，点击”开始嵌入”即可嵌入水印。
6.“提取水印音频文件”按钮选中的是要提取水印的文件。
7.“选择密钥文件”按钮为解密的密钥。
8.“开始提取”按钮，选中提取水印文件以及密钥文件之后，开始提取水印。
9.提取之后的水印和提取水印的音频文件在同一个目录下。
本发明能够在15秒以内对单个100M容量的MP3格式音频文件完成文本和图片水印信息的嵌入，图6示出了本发明的一个具体实施例的嵌入水印前的音频波形局部示意图，图7示出了本发明的一个具体实施例的嵌入水印后的音频波形局部示意图，由图6、图7及表2中可以看出本发明对原始MP3格式音频文件嵌入水印后，音频文件的采样频率、采样精度(比特率)保持不变，同时峰值信噪比应不小于30dB，同时经过五人以上的主观评价，无可识别的杂音。对原始MP3格式音频文件所嵌入的水印能够在攻击者截取部分音频内容(截取量不低于总容量的10％，需要看被截取的部分是否含有水印)进行盗用的情况下，水印信息仍能从攻击者的盗版音频中部分或者完整提取。
表2
嵌入数字水印前 嵌入数字水印后 一致性
采样频率 44100 44100 不发生改变
采样精度 128kbps 128kbps 不发生改变
在本说明书的描述中，术语“一个实施例”、“一些实施例”、“具体实施例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或实例。而且，描述的具体特征、结构、材料或特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。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，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种音频文件数字水印的嵌入及提取方法，其特征在于，包括：
扫描水印图片，将所述水印图片转换为水印序列；
对所述水印序列进行加密，生成密文水印序列；
将所述密文水印序列嵌入到原始音频信号中，生成含有水印信息的音频文件；
当提取所述原始水印序列时，在所述含有水印信息的音频文件中提取所述密文水印序列；
对所述密文水印信息进行解密，获取所述原始水印序列；
所述将所述密文水印序列嵌入到所述原始音频信号中，生成所述含有水印信息的音频文件的步骤，具体包括：
将所述原始音频信号分为至少一个音频帧；
读取所述至少一个音频帧的帧边信息，获取所述至少一个音频帧的比例因子；
选取每个音频帧的由4比特二进制数据构成的比例因子作为嵌入的空间，按照第一预设规则，将所述密文水印序列嵌入到所述比例因子中，生成所述含有水印信息的音频文件。
2.根据权利要求1所述的音频文件数字水印的嵌入及提取方法，其特征在于，所述第一预设规则，具体包括：
当所述比例因子的最低位数值为偶数时，若所述密文水印序列为1，将所述最低位数值加1，若所述密文水印序列为0，所述最低位数值不变；
当所述比例因子的最低位数值为奇数时，若所述密文水印序列为0，将所述最低位数值加1，若所述密文水印序列为1，所述最低位数值不变。
3.根据权利要求1或2所述的音频文件数字水印的嵌入及提取方法，其特征在于，所述当提取所述原始水印序列时，在所述含有水印信息的音频文件中提取所述密文水印序列的步骤，具体包括：
将所述含有水印信息的音频文件分为至少一个音频帧；
读取所述至少一个音频帧的帧边信息，获取所述至少一个音频帧的比例因子；
选取每帧内由4比特二进制数据构成的比例因子作为待提取的空间，按照第二预设规则，在所述比例因子中提取所述密文水印信息。
4.根据权利要求3所述的音频文件数字水印的嵌入及提取方法，其特征在于，所述第二预设规则，具体包括：
当所述密文水印序列为1时，若所述比例因子的最低位数值为偶数，将所述最低位数值加1，若所述比例因子的最低位数值为奇数，所述最低位数值不变；
当所述密文水印序列为0时，若所述比例因子的最低位数值为奇数，将所述最低位数值加1，若所述比例因子的最低位数值为偶数，所述最低位数值不变。
5.一种音频文件数字水印的嵌入及提取系统，其特征在于，包括：
扫描单元，用于扫描水印图片，将所述水印图片转换为水印序列；
加密单元，用于对所述水印序列进行加密，生成密文水印序列；
嵌入单元，用于将所述密文水印序列嵌入到原始音频信号中，生成含有水印信息的音频文件；
提取单元，用于当提取所述原始水印序列时，在所述含有水印信息的音频文件中提取所述密文水印序列；
解密单元，用于对所述密文水印信息进行解密，获取所述原始水印序列；
所述嵌入单元，具体用于：
将所述原始音频信号分为至少一个音频帧；读取所述至少一个音频帧的帧边信息，获取所述至少一个音频帧的比例因子；选取每个音频帧的由4比特二进制数据构成的比例因子作为嵌入的空间，按照第一预设规则，将所述密文水印序列嵌入到所述比例因子中，生成所述含有水印信息的音频文件。
6.根据权利要求5所述的音频文件数字水印的嵌入及提取系统，其特征在于，所述第一预设规则，具体包括：
当所述比例因子的最低位数值为偶数时，若所述密文水印序列为1，将所述最低位数值加1，若所述密文水印序列为0，所述最低位数值不变；
当所述比例因子的最低位数值为奇数时，若所述密文水印序列为0，将所述最低位数值加1，若所述密文水印序列为1，所述最低位数值不变。
7.根据权利要求5或6所述的音频文件数字水印的嵌入及提取系统，其特征在于，所述提取单元，具体用于：
将所述含有水印信息的音频文件分为至少一个音频帧；读取所述至少一个音频帧的帧边信息，获取所述至少一个音频帧的比例因子；选取每帧内由4比特二进制数据构成的比例因子作为待提取的空间，按照第二预设规则，在所述比例因子中提取所述密文水印信息。
8.根据权利要求7所述的音频文件数字水印的嵌入及提取系统，其特征在于，所述第二预设规则，具体包括：
当所述密文水印序列为1时，若所述比例因子的最低位数值为偶数，将所述最低位数值加1，若所述比例因子的最低位数值为奇数，所述最低位数值不变；
当所述密文水印序列为0时，若所述比例因子的最低位数值为奇数，将所述最低位数值加1，若所述比例因子的最低位数值为偶数，所述最低位数值不变。
CN201710243881.3A 2017-04-14 2017-04-14 音频文件数字水印的嵌入及提取方法及系统 Expired - Fee Related CN108735223B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710243881.3A CN108735223B (zh) 2017-04-14 2017-04-14 音频文件数字水印的嵌入及提取方法及系统

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710243881.3A CN108735223B (zh) 2017-04-14 2017-04-14 音频文件数字水印的嵌入及提取方法及系统

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN108735223A CN108735223A (zh) 2018-11-02
CN108735223B true CN108735223B (zh) 2020-08-07

Family

ID=63923822

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201710243881.3A Expired - Fee Related CN108735223B (zh) 2017-04-14 2017-04-14 音频文件数字水印的嵌入及提取方法及系统

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN108735223B (zh)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110619883B (zh) * 2019-08-23 2023-05-23 平安科技（深圳）有限公司 音乐的信息嵌入方法、提取方法、装置、终端及存储介质
CN111883108A (zh) * 2020-07-06 2020-11-03 珠海格力电器股份有限公司 密码嵌入方法及装置、密码匹配方法及装置及控制系统
CN111930551B (zh) * 2020-09-25 2021-01-08 汉桑（南京）科技有限公司 利用声音传递信息的方法和系统

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1774067A (zh) * 2004-11-12 2006-05-17 上海乐金广电电子有限公司 数字音频水印插入/检测装置及其方法
CN102194459A (zh) * 2011-05-11 2011-09-21 北京航空航天大学 一种基于avs音频编码的信息隐藏方法
CN103106901A (zh) * 2013-01-22 2013-05-15 宁波大学 一种基于索引值的压缩域音频数字隐写及提取方法
CN105761722A (zh) * 2014-12-13 2016-07-13 哈尔滨功成科技创业投资有限公司 一种音频数字水印系统

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1774067A (zh) * 2004-11-12 2006-05-17 上海乐金广电电子有限公司 数字音频水印插入/检测装置及其方法
CN102194459A (zh) * 2011-05-11 2011-09-21 北京航空航天大学 一种基于avs音频编码的信息隐藏方法
CN103106901A (zh) * 2013-01-22 2013-05-15 宁波大学 一种基于索引值的压缩域音频数字隐写及提取方法
CN105761722A (zh) * 2014-12-13 2016-07-13 哈尔滨功成科技创业投资有限公司 一种音频数字水印系统

Also Published As

Publication number Publication date
CN108735223A (zh) 2018-11-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Arya et al. A literature review on various recent steganography techniques
Prema et al. Steganography using genetic algorithm along with visual cryptography for wireless network application
Moon et al. Data security using data hiding
Ramalingam et al. A steganography approach over video images to improve security
KR20070042511A (ko) 디지털 콘텐트 보안 시스템 및 방법
Ashwin et al. Novel and secure encoding and hiding techniques using image steganography: A survey
CN109547663B (zh) 一种结合密码学的改进lsb图像隐写方法
Benedict Improved file security system using multiple image steganography
CN108735223B (zh) 音频文件数字水印的嵌入及提取方法及系统
Arora et al. Image steganography using enhanced LSB substitution technique
CN107612678B (zh) 一种基于网络拓扑结构图的隐写方法
Sheth et al. Image steganography techniques
Teotia et al. Enhancing audio and video steganography technique using hybrid algorithm
CN107169913B (zh) 一种基于搜索最佳密钥的数字图像隐写方法
Singh et al. Review of spatial and frequency domain steganographic approaches
Rao et al. A novel information security scheme using cryptic steganography
Hasso Steganography in video files
Prema et al. An enhanced security algorithm for wireless application using RSA and genetic approach
Kalaivani An efficient watermarking scheme for medical data security with the aid of neural network
Bandyopadhyay et al. Invisible digital watermarking through encryption
Rudraksha et al. Advanced Robust Data Hiding Using Visual Cryptography
Mishra et al. Information security through digital image steganography using multilevel and compression technique
Maheswari et al. An Innovative Model for Secure Environment Using Steganography
Tawade et al. Efficient & secure data hiding using secret reference matrix
Bandyopadhyay et al. A novel steganographic technique based on 3D-DCT approach

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant
TR01 Transfer of patent right
TR01 Transfer of patent right

Effective date of registration: 20220622

Address after: 3007, Hengqin international financial center building, No. 58, Huajin street, Hengqin new area, Zhuhai, Guangdong 519031

Patentee after: New founder holdings development Co.,Ltd.

Patentee after: BEIJING FOUNDER ELECTRONICS Co.,Ltd.

Address before: 100871, Beijing, Haidian District Cheng Fu Road 298, founder building, 9 floor

Patentee before: PEKING UNIVERSITY FOUNDER GROUP Co.,Ltd.

Patentee before: BEIJING FOUNDER ELECTRONICS Co.,Ltd.

CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20200807