CN1848829B - 一种自同步的音频水印方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种适应于短波窄带信道的自同步音频水印方法，水印嵌入时，将同步信息和进行了RS编码的水印信息转化为双向码基带信号，然后采用扩频序列嵌入的方法在时间上依次将同步信息和水印信息嵌入音频信号频谱中；水印提取时，使用通信中滑动相关的方法提取同步信息，完成帧同步和数据同步，然后对接收信号的频谱进行相关检测，提取水印信息。本发明利用同步信号定位音频帧的位置和数据起始，应用双向调制技术，RS纠错码技术，冗余嵌入，数据重组，和可信度度量等技术增强水印信号的鲁棒性。另外，本发明把同步信号完全嵌入到频域中，使得同步信号和水印信息一样具有很强的鲁棒性，在强噪声的情况下依然能够完成同步。

Description

一种自同步的音频水印方法

技术领域

本发明涉及数字水印技术，具体的说，涉及一种适应于短波窄带信道的自同步音频水印方法。

背景技术

数字水印是近年来多媒体信息处理的研究热点，对于音频水印的研究有其自身的特点。声音信号带宽较窄，在传输上比图像和视频信号更为便利，形式也更为多样。像电话，音频广播，以及视频伴音等都是日常生活中所常见的，其覆盖面非常广泛。

音频水印研究至今已产生了多种方法，主要可以分为两类：时域算法和变换域算法。现有技术中的算法研究对象大都是宽带音频信号，一般采样率都为32k或者44.1k。对于窄带音频信号，由于其自身的一些特点，现有技术往往无法适用。如短波音频广播信号，其特点是带宽较窄，通常只有4kHz，又由于是天波传输，所以干扰相对较大，并同时伴有干涉衰落，多普勒频移，多径效应，和同频临频干扰等问题，因此需要鲁棒性更强的算法。同时，现有技术对于数据同步和帧同步的研究也缺少鲁棒且有效的方法。

发明内容

本发明的目的是，克服现有技术的不足，针对窄带音频信号的特点，提出一种鲁棒且有效的自同步的音频水印方法。

为实现上述发明目的，本发明提供的自同步的音频水印方法包括水印嵌入方法和水印提取方法，其中水印嵌入方法包括如下步骤：

1)对输入的音频信号进行时-频变换；

2)将同步信息和水印信息转化为双向码基带信号，采用扩频序列嵌入的方法在时间上依次将转化后的同步信息和水印信息嵌入音频信号频谱中；

3)对嵌入同步信息和水印信息后的音频信号频谱进行频-时变换；

水印提取方法包括如下步骤：

4)使用通信中滑动相关的方法提取同步信息，完成帧同步和数据同步，根据同步信号的位置得到水印信息的嵌入位置；

5)对接收信号的频谱进行相关检测，提取双向码基带信号，从双向码基带信号恢复出完整的水印信息。

所述步骤2)中嵌入水印信息的音频信号频谱

其中X(n)为原音频信号频谱，w_j(n)为水印信息扩频码序列，S为双向码基带信号，参数α根据输入音频信号，通过掩蔽模型计算得到。

所述步骤2)中嵌入同步信息的音频信号频谱

其中X(n)为原音频信号频谱，w_j(n)为同步扩频码序列，S为双向码基带信号，参数α根据输入音频信号，通过掩蔽模型计算得到。

所述步骤5)中，进行相关检测的过程是：在同步的条件下，将收到的信号的第k帧变换到频域，再用扩频序列w_j(n)与该帧信号的频谱Y^k作相关得到相关结果

分别计算第k帧到第k+7帧的相关结果，令

然后根据I的符号确定双向码基带信号的比特信息。

所述步骤2)中，先对同步信息进行RS编码，然后再将编码后的同步信息嵌入音频信号频谱中；所述步骤5)中，提取水印信息后，再对其进行RS解码，得到原水印信息。

所述同步信息是2或3位的同步头，嵌入时采用与水印信息不同的扩频码序列，同步扩频码序列是从一组平衡GOLD码序列中选择一个，该组平衡GOLD码序列构成一个PN序列码本；解码时，首先用已知的同步扩频码序列提取同步头，当解码得到同步头时，用整个码本中所有的扩频序列分别去做相关，得到相关最大的码序列即为同步所使用的扩频码序列；进一步精细搜索，用该同步扩频码序列在解码得到的同步头的所在位置周围滑动提取相关值，得到相关值最大的位置被确定为同步信号的嵌入位置。

所述同步信息是一个字节的同步头，同步头和水印信息使用相同的扩频码序列，在嵌入水印信息的时候采取一定的逻辑手段避免碰到与同步头相同的字节，解码时，设定一个阈值I₀，当解码得到同步头字节，且相关结果大于I₀时认为完成了同步。

所述同步头字节采用“7E”，即“01111110”，同步头和水印信息使用相同的扩频码序列，在嵌入水印信息的时候当碰到连续5个“1”时在其后添一个“0”；在提取水印信息过程中，当碰到连续5个“1”的时候去掉其后的一个“0”。

所述掩蔽模型采用人耳心理模型，其掩蔽曲线的精细度为512个子带。

对所述水印信息进行冗余嵌入；对于一组水印信息使用m个扩频序列进行调制，其中m为大于等于2的整数，然后再把调制后的水印信息嵌入到音频载体中，在解码的时候使用各扩频序列与相应的音频信号中该扩频序列嵌入位置的数据作相关，从而恢复出原始水印信息。

对于一组水印信息使用m个扩频序列进行调制的过程包括：对m个水印信息进行数据重组；把水印信息进行数学上的重新排列，得到m组不同的水印信息序列，然后再用m个扩频序列进行调制；解码时先使用m个扩频序列解调得到对应的相关值，然后按照已知的排列规则恢复出m组水印信息序列。

对所述的m组水印信息序列进行可信度度量；对解码时的相关结果设定一个门限，排除可信度较低的解码信息，从而进一步的提高水印信息提取的准确率。

与现有技术相比，本发明利用同步信号定位音频帧的位置和数据起始，应用双向调制技术，RS纠错码技术，冗余嵌入，数据重组，和可信度度量等技术增强水印信号的鲁棒性。另外，本发明把同步信号完全嵌入到频域中，使得同步信号和水印信息一样具有很强的鲁棒性，在强噪声的情况下依然能够完成同步。本发明特别适用于短波音频广播信号。对于该信号，嵌入水印的目的是通过在音频信号中嵌入包含广播节目来源(如发射台和发射天线等)的信息，来鉴别接收到的音频的来源，从而对节目的播出质量进行监测。因此对于水印信号的鲁棒性要求较高，但是对于嵌入水印的信息量要求不大。本发明针对这一特点，使用扩频的方法把同步信号和水印信号依次嵌入音频信号的FFT的低频系数中，通过对于同步信号的解码来定位水印信号嵌入的帧位置和数据起始位置。本发明还提高了掩蔽模型曲线子带的划分精度，进一步增强了系统的鲁棒性。

附图说明

图1是本发明水印嵌入算法框图；

图2是本发明水印提取算法框图；

图3是本发明一种实施例的同步码嵌入方法示意图；

图4是本发明另一种实施例的同步码嵌入方法示意图；

图5a是本发明算法对于时间偏移的鲁棒性能示意图，图中示出了原始音频信号的中的水印信息；

图5b是本发明算法对于时间偏移的鲁棒性能示意图，图中示出了偏移X/2的音频信号的中的水印信息；

图6是本发明一种实施例的扩频嵌入步骤的详细流程图；

图7是本发明一种实施例的水印信息提取步骤的详细流程图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的描述。

实施例1

本发明提供的自同步的音频水印方法包括水印嵌入方法和水印提取方法。水印嵌入方法的算法如图1所示，包括如下步骤：

步骤101，将水印信息进行RS编码。

步骤102，生成两个不同的扩频码序列(PN序列)，分别分配给水印信息和同步信息，称为水印信息PN序列和同步PN序列。

步骤103，对输入的音频信号进行时-频变换。即先对音频信号加汉宁窗分帧，然后FFT，滑动步长为帧长的1/4，得到原始载体(音频信号)的频谱X(n)。

步骤104，根据输入音频信号，通过掩蔽模型计算得到参数α。该参数用于限制基带信号的幅度，保证信号不失真。由于短波广播是窄带信号，所以使用人耳心理模型二(HAS)。同时为了提高嵌入的强度，把掩蔽模型输出的掩蔽曲线的精细度由原来的32个子带提高到512个子带。这是因为在生成掩蔽曲线的时候，每个子带的输出都是该子带中的最小值，如果使用32个子带，则嵌入的强度很小，对于噪声的抵抗能力较差。为了提高嵌入的强度以便增加系统的鲁棒性，提高了输出子带的精细度，由原来的32个子带提高到512个子带，这样既提高了水印的嵌入强度同时又不会使嵌入强度超过掩蔽曲线而使人耳察觉。

另外，本实施例中的掩蔽模型也可以采用人耳心理模型一，这是本领域普通技术人员容易理解的。

步骤105，采用扩频序列嵌入的方法嵌入水印信息和同步信息。

根据式(1)在原始载体(即音频信号)的频谱X(n)中嵌入隐藏信息，得到Y(n)，

$Y\left(n\right)=X\left(n\right)\·{10}^{\mathrm{\α}{w}_j\left(n\right)S}---\left(1\right)$

式(1)中S代表双向码基带信号。具体来说，当隐藏比特B为1时，令S在前4帧中等于1，而在后4帧中等于-1。当隐藏比特B为0时，则S的取值顺序相反。双向码没有直流分量，低频段的能量较小，而载体相关噪声的能量集中在低频段，所以当用相关器进行信息提取时，会在很大程度上减小载体相关噪声，信噪比会明显提高。本实施例中，用八个S表示一位水印或同步信息，然后根据式(1)将S嵌入音频信号中。需注意的是本实施例是在时间上依次嵌入同步信息与水印信息的。

式(1)中w_j(n)为扩频码序列(PN序列)，由步骤102生成。本实施例中使用的是平衡GOLD码，其特点是自相关性能好，能够有效的降低错误率。

由于短波广播信道很窄，所以使用扩频的方法就很难再单独留出带宽用来同步，但是如果要正确的检测出嵌入水印的信息，首先必须完成两个方面的同步问题：帧同步和数据同步。首先，因为对于音频信号的处理都是分帧的，在嵌入水印信息的时候也是按照帧为单位嵌入，所以在解码时首先必须确定每帧的位置才能进行之后的时频变化和相关等计算。其次，在确定了帧的位置后，数据的同步也是通信系统中必需的，用来确定数据的起始位置。在本发明中，因为主要考虑到水印及同步信号的鲁棒性，而扩频的方法的鲁棒性较好，所以把同步信号也嵌入到频域中，以确保其较好的鲁棒性。本实施例中，使用2(或3)个比特信息作为同步标志，嵌入方法和水印信息的嵌入方法相同，但是使用和水印信息不同的PN序列。如图3所示，若当前嵌入的是同步标志，使用同步PN序列，若当前嵌入的是水印信息，使用水印信息PN序列。同步PN序列和水印信息PN序列均在步骤102中生成。同步PN序列是从一组平衡GOLD码序列中选择一个，该组码序列构成一个PN序列码本。

式(1)中修正项指数中的参数α通过步骤104的计算得到。

步骤106，对Y(n)进行频-时变换。即对生成的Y(n)再经过IFFT和汉宁窗恢复成时域信号，得到输出。

本实施例中，水印提取方法的算法如图2所示，包括如下步骤：

步骤201，输入含水印的音频信号，使用通信中滑动相关的方法，首先用已知的同步PN序列按照提取水印信息的方法滑动提取同步头(提取水印信息的方法，将在下文中描述本实施例步骤202时详述)。当解码得到连续2(或3)比特“1”时，再用整个码本中所有的扩频序列分别去做相关求出相应I_i(参数I_i的计算方法在步骤202中给出)，然后按照式(2)得到相关最大的码序列：

$t=\underset{i}{\arg }\left[\mathrm{Max}\left(\right|I_i\left|\right)\right]---\left(2\right)$

如果得到的码序列t就是同步所使用的PN序列，则进一步精细搜索：使用同步的PN序列在该位置周围滑动提取相关值，得到相关值最大的位置被确定为同步信号的嵌入位置。在确认了同步信号的嵌入位置后，也就相当于完成了帧同步和数据同步，根据同步信号的位置得到水印信息的嵌入位置。

在本实施例中，假设信号中没有嵌入任何的水印信息，且近似为平稳的白噪声信号，码表的大小为127，则误同步率计算如式(3)所示，为

1/2·1/2·1/127·1/127＝1/64516                    (3)

通过实验验证，该误同步率满足实际的使用要求。

步骤202，在得到水印信息的嵌入位置后，对隐藏的水印信息进行提取。水印的提取是通过对接收信号的频谱进行相关检测。在同步的条件下，将收到的信号的第k帧变换到频域，再用扩频序列w_i(n)与该帧信号的频谱Y^k作相关得到相关结果C^k，如式(4)所示：

$C^k=\underset{n}{\mathrm{\Σ}}{w}_j\left(n\right)\·{\log }_{10}\left(Y^k\left(n\right)\right)$

$=\underset{n}{\mathrm{\Σ}}{w}_j\left(n\right)\·({\log }_{10}{X}^k\left(n\right)+\mathrm{\α}{w}_j\left(n\right)S^k)---\left(4\right)$

$=\mathrm{\α}\·S^k\mathrm{\Σ}{w}_j^2\left(n\right)+\mathrm{\Σ}{w}_j\left(n\right)\·{\log }_{10}{X}^k\left(n\right)$

由于w_j(n)是PN序列，X^k(n)是原始音频信号，理论上两者不相关，所以(4)式的第二部分应该很小，而第一部分是w_j(n)的自相关，根据PN序列的特性其绝对值应该较大，因此C^k的正负取决于S^k的取值。

根据上面的算法分别计算第k帧到第k+7帧的相关结果，然后根据(5)式确定水印比特信息。

$I=\underset{k=0}{\overset{N/2-1}{\mathrm{\Σ}}}{C}^k-\underset{k=N/2}{\overset{N-1}{\mathrm{\Σ}}}{C}^k---\left(5\right)$

其中N＝8，当I＞0时，接收比特B’为1，当I＜0时，接收比特B’为0。

按照上述方法，就可以提取出隐藏的水印信息。

步骤203，对提取出的水印信息进行RS解码，得到最初输入的水印信息。

本实施例中，步骤202中提取水印信息是在同步的前提下进行的。而步骤201中提取同步头时，则需要按一定的步长进行搜索。

由于滑动相关逐位搜索计算量较大，为了降低计算量，参照D.Kirovski(“Spread-Spectrum Watermarking of Audio Signals”，IEEE Transactions onSignal Processing，Vol.51，No.4，April 2003，pp.1020-1033)对音频水印去同步攻击的分析，对于嵌入算法的时域平移特性进行分析。假设音频处理的帧长为X，则滑动步长为X/4，八个音频帧中完整嵌入一个比特的数据，嵌入图像如图5a所示。可以看到，一个比特的信息嵌入在2X长度的音频信号中，如果原始信号发生偏移，但还希望能保持正确的解码，即在原来嵌入“1”的位置解码结果依然为I＞0，则理想情况下该算法最多可以抵抗小于X/2的时间尺度上的偏移。如图5b所示，只要音频信号的偏移小于这个范围，则不会产生解码错误，仅仅是其相关值I的幅度发生了变化。因此说明使用的嵌入水印的算法对于同步并不敏感，只要使得滑动步长小于X/2，则依然会保持正确的解码。在实用中，考虑到音频信号处理间的相互重叠和信号的时变，计算量和相关值的幅度等因素，我们使用X/20或X/16为步长进行滑动相关即可得到较满意的同步效果。

对于其他方面的偏移，如时间尺度上的拉伸，频域上的偏移和拉伸，在短波通信中都不明显，例如频率上的偏移，通常的多普勒频偏仅仅有1-2Hz，对于解码的影响不大。

实施例2

本实施例与实施例1基本相同，区别之处在于采取了另一种同步方法。

本实施例中，参考图1，水印嵌入方法步骤101，103，104，106与实施例1完全一致。参考图2，水印提取方法步骤203也与实施例1完全一致。下面叙述与实施例1有区别的步骤。

水印嵌入方法：

在步骤102中，生成一个扩频码序列(PN序列)，供嵌入水印信息和同步标志时使用。

在步骤105中，采用扩频序列嵌入的方法在不同时间段分别嵌入水印信息和同步信息。其嵌入方法即按式(1)将X(n)转化为Y(n)，与实施例1相同。区别之处在于，本实施例中，使用一个字节的同步头“7E”，即“01111110”，作为同步标志。如图4所示，这里同步标志和水印信息使用相同的PN序列，该PN序列在步骤102中生成。在嵌入水印信息的时候当碰到连续5个“1”时在其后添一个“0”。

另外，这里的同步头并不限于使用“7E”，只要可以采用一定方法使得同步头与水印信息相区别即可，这是本专业领域的普通技术人员容易理解的。

水印提取方法：

在步骤201中，使用滑动相关的方法进行解码，为了增加相关阈值的差别以便提高同步准确率，通过式(6)计算同步头相关值，

$I_{\mathrm{\Σ}}=\underset{k=0}{\overset{7}{\mathrm{\Σ}}}\left|I_k\right|---\left(6\right)$

其中I_k的计算方法与实施例1中的I_i相同。根据对准确率和同步率的要求，设定一个阈值I₀，当解码解得信息序列“7E”，且I_∑＞I₀时认为完成了同步，之后进入步骤202。

在步骤202中，按照和实施例1一样的方法进行水印信息的提取。在提取水印信息过程中，当碰到连续5个“1”的时候去掉其后的一个“0”。

实施例3

本实施例在实施例1(或实施例2)的基础上做了改进。

为了能够适应于在短波传输中的一些特别恶劣的情况(例如同频干扰，即两个或多个发射台使用相同频率发射不同的节目内容)下，系统依然能够从接收到的混杂的节目信号中提取出各自不同的水印信息，本实施例使用了包括冗余嵌入，数据重组和数据可信度度量的方法。

1.冗余嵌入

为了进一步提高水印信息的鲁棒性，使其在同频的环境下依然能够得到满意的效果，对水印数据进行冗余嵌入，具体的嵌入方法如下：对于一组水印信息使用三个扩频序列(相同或不相同)进行调制，假设三个扩频序列如式(7)所示，

${\tilde{w}}_0=[w_{00},w_{01},...,w_{0n}]$

${\tilde{w}}_1=[w_{10},w_{11},...,w_{1n}]---\left(7\right)$

${\tilde{w}}_2=[w_{20},w_{21},...,w_{2n}]$

其中n为扩频序列的长度。由这三个扩频序列交错合成一个长度为3n的新的扩频序列如式(8)所示，

$\tilde{w}=[w_{00},w_{10},w_{20},w_{01},w_{11},w_{21},...,w_{0n},w_{1n},w_{2n}]---\left(8\right)$

使用该扩频序列进行调制，按照实施例1步骤105中提到的嵌入方法把水印信息嵌入到音频载体中。在解码的时候使用每个扩频序列与相应的音频信号中该扩频序列嵌入位置的数据作相关。假设含水印的音频信号如式(9)所示，

$\tilde{y}=[y_{00},y_{10}{,y}_{20},y_{01},y_{11},y_{21},...{,y}_{0n},y_{1n},y_{2n}]---\left(9\right)$

则可以由式(10)得到三个相关值C₀，C₁，C₂，

$C_k=\underset{n}{\mathrm{\Σ}}{w}_{\mathrm{kn}}\·{\log }_{10}{y}_{\mathrm{kn}}---\left(10\right)$

其中k＝0，1，2。然后根据第三节的方法求出相应的I_k，根据得到的I_k按照式(11)求出最终的I，从而判定出水印的信息。

$I=\underset{k}{\mathrm{\Σ}}{I}_k---\left(11\right)$

2.数据重组

考虑到短波信道的衰落具有时变性，忽大忽小，对于水印数据的影响随着时间的不同变化很大。假设某一时段信道对音频信号产生了很大的一个影响，则即使根据上面的冗余嵌入方法，完全可能三个相关值都受到影响，导致最终的解码结果错误。为了避免这样的现象，把水印信息进行数学上的重新排列，得到三组不同的水印信息序列，然后再用三个扩频序列进行调制。假设原始的水印信息为m，m如式(12)所示，

m＝[m₀，m₁，m₂，m₃，m₄，m₅]                         (12)

则重组后的三个序列可以分别为：

m⁰＝[m₀，m₁，m₂，m₃，m₄，m₅]

m¹＝[m₂，m₃，m₄，m₅，m₀，m₁]                        (13)

m²＝[m₄，m₅，m₀，m₁，m₂，m₃]

把式(13)中的三组水印信息序列按照冗余嵌入的方法使用三个扩频序列分别嵌入音频载体中。在解码端先使用三个扩频序列解调得到对应的相关值，然后按照已知的排列规则恢复出三组水印序列，再根据冗余嵌入中的判定水印方法求出I，从而确定水印的信息。这样的方法的好处在于既使水印序列在某时刻被严重干扰，冗余嵌入的三组信息都被干扰产生错误，只要其他位置的信息不被干扰，最终依然能够得到正确的水印信息。

本实施例中用三个扩频序列进行冗余嵌入和数据重组，但容易理解，也可以利用m个扩频序列进行冗余嵌入和数据重组，m为大于等于二的整数。其中m取二或三或四时，效果较佳。

3.数据可信度度量

对于解码得到的水印数据，其可信程度是我们关心的一个主要问题。为了确认可信度较高的水印信息，同时丢弃可信度较低的水印信息，基于冗余嵌入设计了简单的可信度度量方法。

假设水印信息在传输过程中没有受到任何的干扰，则从三组水印中解码得到的I_k应该具有相同的符号，即使用三个扩频序列解码并重新排列恢复后得到的水印数据应该完全相同。随着干扰的不断增加，三组水印数据中的不全部相同的位数开始增加，因此三组水印数据中不全部相同的位数可以在一定程度上反映出水印信号的被干扰情况。我们根据三组水印数据中全部相同的个数来衡量该数据的可信度，全部相同的数据个数越多则水印信息的可信度越大，反之亦然。根据可信度的大小，设定一定的门限，可以排除一些可信度较低的解码信息，从而进一步的提高水印信息提取的准确率；但是可信度门限也不宜设置过高，因为可信度设置过高可能导致信息的检出率下降很多从而得不偿失。

冗余嵌入和数据重组是在步骤105中完成的(参考图1)。本实施例中，步骤105即扩频序列嵌入的具体流程如图6所示，包括如下子步骤：

步骤301，输入带有同步标志的水印信息。判断当前信息是否为同步信息，如果是，则将当前信息输入同步嵌入模块，进入步骤303；否则，将当前信息输入冗余重组嵌入模块，进入步骤304。

步骤302，输入音频信号。判断是否在当前音频信号中嵌入同步信息，如果是，则将当前音频信号输入同步嵌入模块，进入步骤303；否则，将当前音频信号输入冗余重组嵌入模块，进入步骤304。

步骤303，接收音频信号和同步信息，将同步信息按实施例1(或实施例2)中步骤105所述的方法嵌入音频信号中。

步骤304，接收音频信号和水印信息，将水印信息冗余重组后，再按实施例1(或实施例2)中步骤105所述的方法嵌入音频信号中。

步骤305，将步骤303和304的输出组合成完整的含水印的音频信号。

数据可信度度量是在步骤202中进行(参考图2)。本实施例中，步骤202即水印信息提取的具体流程如图7所示，包括如下子步骤：

步骤401，按照实施例1中步骤202所述的方法初步提取水印信息。

步骤402，初步提取水印信息后，进行数据恢复，得到冗余重组前的水印信息。

步骤403，进行可信度判定，若可信则输出水印信息，若不可信，则重新进行数据同步。

Claims (11)

1.一种自同步的音频水印方法，包括水印嵌入方法和水印提取方法，其特征在于，水印嵌入方法包括如下步骤：

1)对输入的音频信号进行时-频变换；

2)将同步信息和水印信息转化为双向码基带信号，采用扩频序列嵌入的方法在时间上依次将转化后的同步信息和水印信息嵌入音频信号频谱中；嵌入同步信息的音频信号频谱

其中X(n)为原音频信号频谱，w_j(n)为同步扩频码序列，S为双向码基带信号，参数α根据输入音频信号，通过掩蔽模型计算得到；

3)对嵌入同步信息和水印信息后的音频信号频谱进行频-时变换；

水印提取方法包括如下步骤：

4)使用通信中滑动相关的方法提取同步信息，完成帧同步和数据同步，根据同步信息的位置得到水印信息的嵌入位置；

5)对接收信号的频谱进行相关检测，提取双向码基带信号，从双向码基带信号恢复出完整的水印信息。

2.按权利要求1所述的自同步的音频水印方法，其特征在于，所述步骤2)中嵌入水印信息的音频信号频谱

其中X(n)为原音频信号频谱，w_j(n)为水印信息扩频码序列，S为双向码基带信号，参数α根据输入音频信号，通过掩蔽模型计算得到。

3.按权利要求1所述的自同步的音频水印方法，其特征在于，所述步骤5)中，进行相关检测的过程是：在同步的条件下，将收到的信号的第k帧变换到频域，再用同步扩频码序列w_j(n)与该帧信号的频谱Y^k作相关得到相关结果

分别计算第k帧到第k+7帧的相关结果，令然后根据I的符号确定双向码基带信号的比特信息。

4.按权利要求1所述的自同步的音频水印方法，其特征在于，所述步骤2)中，先对同步信息进行RS编码，然后再将编码后的同步信息嵌入音频信号频谱中；所述步骤5)中，提取水印信息后，再对其进行RS解码，得到原水印信息。

5.按权利要求1所述的自同步的音频水印方法，其特征在于，所述同步信息是2或3位的同步头，嵌入时采用与水印信息不同的扩频码序列，同步扩频码序列是从一组平衡GOLD码序列中选择一个，该组平衡GOLD码序列构成一个PN序列码本；解码时，首先用已知的同步扩频码序列提取同步头，当解码得到同步头时，用整个码本中所有的扩频序列分别去做相关，得到相关最大的码序列即为同步所使用的扩频码序列；进一步精细搜索，用该同步扩频码序列在解码得到的同步头的所在位置周围滑动提取相关值，得到相关值最大的位置被确定为同步信息的嵌入位置。

6.按权利要求1所述的自同步的音频水印方法，其特征在于，所述同步信息是一个字节的同步头，同步头和水印信息使用相同的扩频码序列，在嵌入水印信息的时候采取一定的逻辑手段避免碰到与同步头相同的字节，解码时，设定一个阈值I₀，当解码得到同步头字节，且相关结果大于I₀时认为完成了同步。

7.按权利要求6所述的自同步的音频水印方法，其特征在于，所述同步头字节采用“7E”，即“01111110”，同步头和水印信息使用相同的扩频码序列，在嵌入水印信息的时候当碰到连续5个“1”时在其后添一个“0”；在提取水印信息过程中，当碰到连续5个“1”的时候去掉其后的一个“0”。

8.按权利要求1或2所述的自同步的音频水印方法，其特征在于，所述掩蔽模型采用人耳心理模型，其掩蔽曲线的精细度为512个子带。

9.按权利要求2所述的自同步的音频水印方法，其特征在于，对所述水印信息进行冗余嵌入；对于一组水印信息使用m个水印信息同步扩频序列进行调制，其中m为大于等于2的整数，然后再把调制后的水印信息嵌入到音频载体中，在解码的时候使用各水印信息同步扩频序列与相应的音频信号中该水印信息同步扩频序列嵌入位置的数据作相关，从而恢复出原始水印信息。

10.按权利要求9所述的自同步的音频水印方法，其特征在于，所述对于一组水印信息使用m个水印信息同步扩频序列进行调制的过程包括：对m个水印信息进行数据重组；把水印信息进行数学上的重新排列，得到m组不同的水印信息序列，然后再用m个水印信息同步扩频序列进行调制；解码时先使用m个水印信息同步扩频序列解调得到对应的相关值，然后按照已知的排列规则恢复出m组水印信息序列。

11.按权利要求10所述的自同步的音频水印方法，其特征在于，对所述的m组水印信息序列进行可信度度量；对解码时的相关结果设定一个门限，排除可信度较低的解码信息，从而进一步的提高水印信息提取的准确率。

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