CN109714284B - 一种基于k-s检测的射频水印检测方法 - Google Patents

一种基于k-s检测的射频水印检测方法 Download PDF

Info

Publication number
CN109714284B
CN109714284B CN201811427111.5A CN201811427111A CN109714284B CN 109714284 B CN109714284 B CN 109714284B CN 201811427111 A CN201811427111 A CN 201811427111A CN 109714284 B CN109714284 B CN 109714284B
Authority
CN
China
Prior art keywords
signal
radio frequency
detection
watermark
value
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.)
Active
Application number
CN201811427111.5A
Other languages
English (en)
Other versions
CN109714284A (zh
Inventor
徐争光
谢永标
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.)
Huazhong University of Science and Technology
Original Assignee
Huazhong University of Science and Technology
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 Huazhong University of Science and Technology filed Critical Huazhong University of Science and Technology
Priority to CN201811427111.5A priority Critical patent/CN109714284B/zh
Publication of CN109714284A publication Critical patent/CN109714284A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN109714284B publication Critical patent/CN109714284B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Mobile Radio Communication Systems (AREA)
  • Digital Transmission Methods That Use Modulated Carrier Waves (AREA)

Abstract

本发明公开了一种基于K‑S检测的射频水印检测方法，包括：去除接收到的一组射频信号中的载体信号，得到一组新信号值；计算该组新信号值的累积分布函数FZ(z)和噪声累积分布函数FN(z)；对FZ(z)和FN(z)进行K‑S检测，根据检测结果判断射频水印是否存在。本发明针对的载体不是多媒体信号，而是数字调制射频信号，该信号可在接收端恢复出来，基于该特性，将载体信号解调出来之后去除，再进行K‑S检测，消除了载体对水印的干扰，从而提高K‑S检测的准确率。本发明将K‑S检测应用到调制信号水印检测中，K‑S检测可以检测到统计规律的变化，判断水印是否存在，从而在在接收端仅知道一组信号值时，发现信号中隐藏的水印信号，该方法应用范围更加广泛。

Description

一种基于K-S检测的射频水印检测方法
技术领域
本发明属于射频水印技术领域，更具体地，涉及一种基于K-S检测的射频水印检测方法。
背景技术
经过数十年的快速发展，数字水印已经不再局限于数字图像、音频、视频等数字产品中，应用于射频系统确保无线系统的使用安全，成为数字水印技术新的发展方向。应用于射频系统的数字水印也称作射频虽然数字水印。如图1所示，典型的基于基带信号水印嵌入算法的射频水印系统，其核心部分包括水印嵌入和水印提取。水印嵌入部分是以帧为单位进行的，嵌入水印信息后，合并为完整信号经上变频、功率放大后发射。水印提取部分在下变频后首先进行帧同步和数据同步，然后进行水印信息的提取。目前的研究主要集中在水印的嵌入和提取上。
常规的水印检测都是基于多媒体信号的，国内外还没有针对调制信号的水印本身的检测。目前几乎所有关于射频水印的研究都是在已知编码方式的情况下进行的。但是，如果接收端仅知道从信道中传过来的一组信号值而对其它的情况一无所知，又该如何判断这一组信号中是否存在射频水印，目前还没有人对这方面的问题作出考虑。
发明内容
针对现有技术的缺陷，本发明的目的在于解决接收端仅知道一组信号值情况如何检测射频水印的技术问题。
为实现上述目的，第一方面，本发明实施例提供了一种基于K-S检测的射频水印检测方法，该方法包括以下步骤：
S1.去除接收到的一组射频信号中的载体信号，得到一组新信号值{z}；
S2.计算该组新信号值的累积分布函数FZ(z)和噪声累积分布函数FN(z)；
S3.对FZ(z)和FN(z)进行K-S检测，根据检测结果判断射频水印是否存在。
具体地，步骤S1包括以下子步骤：
S101.估计该组射频信号中每个信号的载体信号，载体信号的计算公式如下：
si＝E(|y|)sign(yi)
其中，yi表示第i个射频信号，|·|表示绝对值算符，E(·)表示期望值，sign(yi)为符号函数，当yi大于0时，其值为1，当yi小于0时，其值为-1，i＝1,2,…,L，L表示该组射频信号总个数；
S102.将该组射频信号中每个信号去除其载体信号，得到一组新信号值{z}＝{z1,z2,…,zL}，其中，zi＝yi-si。
具体地，计算所述该组新信号值中的噪声累积分布函数FN(z)包括以下步骤：
(1)假定信号{z}中只包含噪声，利用该组新的信号值，计算z的功率值
Figure BDA0001881878770000021
计算公式如下：
Figure BDA0001881878770000022
其中，var(z)表示z的方差，σZ表示噪声信号的标准差；
(2)基于σZ得到噪声累积分布函数FN(z)，计算公式如下：
Figure BDA0001881878770000031
具体地，计算所述该组新信号值的累积分布函数FZ(z)包括以下步骤：
(1)对该组新的信号值z升序排列{z′}＝{z′1,z′2,…z′L}，其中，z′1≤z′2≤…≤z′L；
(2)计算FZ(z)在L个z′i上的取值，计算公式如下：
Figure BDA0001881878770000032
其中，i表示z′i排序后的位置，i＝1,2,…,L，L表示该组射频信号总个数。
具体地，步骤S3具体包括以下子步骤：
S301.构造统计量
Figure BDA0001881878770000033
z′i表示对该组新的信号值z升序排序后的第i个信号值，L表示该组射频信号总个数；
S302.固定D的显著性水平为0.05，当
Figure BDA0001881878770000034
判定为不存在射频水印；当
Figure BDA0001881878770000035
判别为存在射频水印。
第二方面，本发明实施例提供了一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现上述第一方面所述的射频水印检测方法。
总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，具有以下有益效果：
1.本发明针对的载体不是多媒体信号(例如图片、声音等)，而是数字调制的射频信号，该信号可在接收端恢复出来，基于该特性，将载体信号解调出来之后去除，再进行K-S检测，消除了载体对水印的干扰，从而提高K-S检测的准确率。
2.本发明将K-S检测应用到调制信号水印检测中，由于嵌入水印前后，信号的统计分布规律会发生变化，K-S检测可以检测到统计规律的变化，判断水印是否存在，从而在在接收端仅知道一组信号值时，发现信号中隐藏的水印信号，该方法应用范围更加广泛。
附图说明
图1为现有技术中典型的射频水印系统结构示意图；
图2为本发明实施例提供的一种基于K-S检测的射频水印检测方法流程图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
如图2所示，一种基于K-S检测的射频水印检测方法，该方法包括以下步骤：
S1.去除接收到的一组射频信号中的载体信号，得到一组新信号值；
S2.计算该组新信号值的累积概率函数FZ(z)和噪声累积分布函数FN(z)；
S3.对FZ(z)和FN(z)进行K-S检测，根据检测结果判断射频水印是否存在。
步骤S1.去除接收到的一组射频信号中的载体信号，得到一组新信号值。
在BPSK调制中，接收到的射频信号可表示为
y＝x+s+n
其中，x表示功率为
Figure BDA0001881878770000052
的射频水印信号，σX表示水印信号的标准差，x的分布和取值随机；s表示载体信号；n表示独立高斯变量且功率为
Figure BDA0001881878770000053
的噪声信号，σZ表示噪声信号的标准差。载体信号可以为BPSK调制信号(s＝±σs)，也可以为QPSK调制信号(s＝±σs±jσ′s)，σs表示载体信号的幅值。因此，该方法能够适用于所有BPSK(面向二进制相移键控)信号，也可以推广到QPSK信号。
为了精确分析，本发明实施例选择在接收端每次接收的信号个数为L＝500，并将接收到的一组射频信号表示为
{y}＝{y1,y2,…yL}
S101.估计该组射频信号中每个信号的载体信号。
利用载体信号功率远大于水印信号功率这个特性，将接收到的一组BPSK射频信号进行处理，获得估计的载体信号s。
si＝E(|y|)sign(yi)
其中，yi表示第i个射频信号，|·|表示绝对值算符，E(·)表示期望值，sign(yi)为符号函数，当yi大于0时，其值为1，当yi小于0时，其值为-1，i＝1,2,…,L。
S102.将该组射频信号中每个信号去除其载体信号，得到一组新信号值。
将接收到的一组信号值y除去估计的载体信号值s，最后得到一组新的信号值z。接收到的射频信号y消除载体信号s后，得到的新信号值可以表示为{z}＝{z1,z2,…,zL}，其中，zi＝yi-si。
步骤S2.计算该组新信号值的累积分布函数FZ(z)和噪声累积分布函数FN(z)。
S201.假定信号{z}中只包含噪声，利用该组新的信号值，计算z的功率值
Figure BDA0001881878770000051
Figure BDA0001881878770000061
其中，var(z)表示z的方差，σZ表示噪声信号的标准差。
S202.基于σZ得到噪声累积分布函数FN(z)。
Figure BDA0001881878770000062
S203.对该组新的信号值进行升序排序，利用排序后的信号值计算FZ(z)。
首先，将新构造的信号z升序排列{z′}＝{z′1,z′2,…z′L}，其中，z′1≤z′2≤…≤z′L。然后计算FZ(z)在z′i(1≤i≤L)上的L个取值如下：
Figure BDA0001881878770000063
步骤S3.对FZ(z)和FN(z)进行K-S检测，根据检测结果判断射频水印是否存在。
本发明构造统计量
Figure BDA0001881878770000064
z′i表示对该组新的信号值z升序排序后的第i个信号值，L表示该组射频信号总个数；然后通过查找K-S检测(Kolmogorov-Smirnov检测)D的临界值表可知，当固定D的显著性水平为0.05时，
Figure BDA0001881878770000065
可以判定为不存在射频水印；同理如果
Figure BDA0001881878770000066
则可以判别为存在射频水印。
以上，仅为本申请较佳的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (4)

1.一种基于K-S检测的射频水印检测方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
S1.去除接收到的一组射频信号中的载体信号，得到一组新信号值{z}；
S2.计算该组新信号值的累积分布函数FZ(z)和噪声累积分布函数FN(z)；
S3.对FZ(z)和FN(z)进行K-S检测，根据检测结果判断射频水印是否存在；
步骤S1包括以下子步骤：
S101.估计该组射频信号{y}＝{y1，y2，…，yL}中每个信号的载体信号，载体信号的计算公式如下：
si＝E(|y|)sign(yi)
其中，yi表示第i个射频信号，|·|表示绝对值算符，E(·)表示期望值，sign(yi)为符号函数，当yi大于0时，其值为1，当yi小于0时，其值为-1，i＝1，2，…，L，L表示该组射频信号总个数；
S102.将该组射频信号中每个信号去除其载体信号，得到一组新信号值{z}＝{z1，z2，…，zL}，其中，zi＝yi-si；
步骤S3具体包括以下子步骤：
S301.构造统计量
Figure FDA0002345211010000011
z′i表示对该组新的信号值z升序排序后的第i个信号值；
S302.固定D的显著性水平为0.05，当
Figure FDA0002345211010000021
判定为不存在射频水印；当
Figure FDA0002345211010000022
判别为存在射频水印。
2.如权利要求1所述的射频水印检测方法，其特征在于，计算所述该组新信号值中的噪声累积分布函数FN(z)包括以下步骤：
(1)假定信号{z}中只包含噪声，利用该组新的信号值，计算z的功率值
Figure FDA0002345211010000023
计算公式如下：
Figure FDA0002345211010000024
其中，var(z)表示z的方差，σZ表示噪声信号的标准差；
(2)基于σZ得到噪声累积分布函数FN(z)，计算公式如下：
Figure FDA0002345211010000025
3.如权利要求1所述的射频水印检测方法，其特征在于，计算所述该组新信号值的累积分布函数FZ(z)包括以下步骤：
(1)对该组新的信号值z升序排列{z ′}＝{z′1，z′2，…z′L}，其中，z′1≤z′2≤…≤z′L；
(2)计算FZ(z)在L个z′i上的取值，计算公式如下：
Figure FDA0002345211010000026
4.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至3任一项所述的基于K-S检测的射频水印检测方法。
CN201811427111.5A 2018-11-27 2018-11-27 一种基于k-s检测的射频水印检测方法 Active CN109714284B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201811427111.5A CN109714284B (zh) 2018-11-27 2018-11-27 一种基于k-s检测的射频水印检测方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201811427111.5A CN109714284B (zh) 2018-11-27 2018-11-27 一种基于k-s检测的射频水印检测方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN109714284A CN109714284A (zh) 2019-05-03
CN109714284B true CN109714284B (zh) 2020-06-30

Family

ID=66254405

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201811427111.5A Active CN109714284B (zh) 2018-11-27 2018-11-27 一种基于k-s检测的射频水印检测方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN109714284B (zh)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113453225B (zh) * 2021-06-23 2022-05-20 华中科技大学 一种面向lte系统的物理层水印认证方法和系统

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1897522A (zh) * 2005-07-15 2007-01-17 国际商业机器公司 水印嵌入和/或检测的方法、装置及系统
CN102054183A (zh) * 2010-12-31 2011-05-11 中国科学院自动化研究所 基于无线射频识别和数字水印的产品防伪系统及方法
US8677505B2 (en) * 2000-11-13 2014-03-18 Digital Doors, Inc. Security system with extraction, reconstruction and secure recovery and storage of data
CN105976823A (zh) * 2016-06-22 2016-09-28 华中师范大学 基于相位编码的自适应音频水印方法及系统
CN106409302A (zh) * 2016-06-22 2017-02-15 华中师范大学 基于嵌入区域选择的音频水印方法及系统
CN108365904A (zh) * 2018-03-12 2018-08-03 武汉大学 一种Nakagami衰落信道的测试系统及其验证方法

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
NZ552270A (en) * 2006-12-21 2008-10-31 Ind Res Ltd Detection of wideband interference
CN106530198B (zh) * 2016-10-21 2017-10-27 厦门大学 基于参数拟合安全容量的自适应批量隐写方法
CN108596823B (zh) * 2018-04-28 2022-06-07 苏州大学 一种基于稀疏变换的数字盲水印的嵌入和提取方法

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8677505B2 (en) * 2000-11-13 2014-03-18 Digital Doors, Inc. Security system with extraction, reconstruction and secure recovery and storage of data
CN1897522A (zh) * 2005-07-15 2007-01-17 国际商业机器公司 水印嵌入和/或检测的方法、装置及系统
CN102054183A (zh) * 2010-12-31 2011-05-11 中国科学院自动化研究所 基于无线射频识别和数字水印的产品防伪系统及方法
CN105976823A (zh) * 2016-06-22 2016-09-28 华中师范大学 基于相位编码的自适应音频水印方法及系统
CN106409302A (zh) * 2016-06-22 2017-02-15 华中师范大学 基于嵌入区域选择的音频水印方法及系统
CN108365904A (zh) * 2018-03-12 2018-08-03 武汉大学 一种Nakagami衰落信道的测试系统及其验证方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
徐争光.《 无线通信中物理层认证关键技术的研究综述》.《华南理工大学学报》.2018,第46卷第47-52页. *

Also Published As

Publication number Publication date
CN109714284A (zh) 2019-05-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP3946268B2 (ja) ウォーターマークを検出するための方法及び装置
US6975744B2 (en) Detection of multiple watermarks and improved watermark calibration signals
JP2004007692A (ja) 周波数オフセット推定器
CN101951274A (zh) 低复杂度的合作频谱感知方法
CN109714284B (zh) 一种基于k-s检测的射频水印检测方法
CN105959104B (zh) 基于汉明距离分布的隐写分析方法
JP3850736B2 (ja) 無線信号を利用して伝送される情報を判定する装置およびその方法
Luo et al. Locating steganographic payload for LSB matching embedding
CN113507334A (zh) 基于信道嗅探的参量测试方法、装置、设备及存储介质
CN106205627B (zh) 基于边信息预测和直方图平移的数字音频可逆水印算法
Gui et al. Improved payload location for LSB matching steganography
CN114071442B (zh) 一种蓝牙信号频偏选择方法、装置及存储介质
CN107809310B (zh) 基于分组方差的信息检测方法、装置及接收设备
CN110290126A (zh) 一种基于fsk信号调制的射频水印传输方法
TWI382719B (zh) 通訊系統、電腦程式產品與參數估計方法
US20090123020A1 (en) Method and Device for Reading Digital Tatooing, Computer Software Package and Corresponding Storage Means
Weng et al. Robust image content authentication using perceptual hashing and watermarking
CN102710570B (zh) 调制方式检测方法及终端
CN110190933B (zh) 基于匹配滤波对物理层隐藏信息的检测方法及系统
CN114401176B (zh) 一种信号到达检测方法、装置、电子设备及存储介质
Kumar et al. Covert information sharing with novel fuzzy adaptive edge detection
CN104348563B (zh) 认知无线网络中基于h无穷滤波理论的协作频谱感知方法
WO2019095177A1 (zh) 基于分组方差的信息检测方法、装置及接收设备
WO2019095176A1 (zh) 基于分组能量差值的信息检测方法、装置及接收设备
JP3377905B2 (ja) データ受信装置

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