【正文】 快熟悉掌握。 、小波分析工具箱、數(shù)字信號(hào)處理工具箱 ,用來研究數(shù)字水印技術(shù)非常便捷。 論文結(jié)構(gòu)安排 論文結(jié)構(gòu)安排如下： ，評(píng)述相關(guān)文獻(xiàn)關(guān)于該研 究方向的進(jìn) 展情況，從而說明選題的意義，及想要解決的問題，所采用的方法及預(yù)測(cè)目標(biāo)。 ，闡述了音頻水印的基本概念，包括：音頻水印的基本原理，需求分析和研究方法，音頻水印的模型和性能分析等。 。小波的基本概念及局限性，小波包的概念及基本理論和算法優(yōu)勢(shì)。 。詳細(xì)描述了音頻水印的產(chǎn)生，嵌入，提取過程，以及其中出現(xiàn)的問題和解決方法。 。 青島科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 7 2 數(shù)字音頻水印技術(shù)基本理論 數(shù)字音頻水印的原理和研究方法 數(shù)字音頻水印技術(shù) ，通過利用人類聽覺器官的不敏感性，以及數(shù)字信號(hào)本身存在的冗余 (即數(shù)據(jù)特征冗余 )，將一定的水印信號(hào)嵌入到一個(gè)載體信號(hào)中，它從聽覺上與原始載體無差別，而且嵌入的水印信號(hào)不影響宿主信號(hào)的聽覺效果和使用價(jià)值。并且通過特殊的方式，可以從宿主信號(hào)中提取出水印或是檢測(cè)出它的存在性。水印不占用額外的帶寬。是原始數(shù)據(jù)不可分離的一部分，并且它可以經(jīng)歷一些不破壞源數(shù)據(jù)使用價(jià)值或商用價(jià)值的操作而存活下來。 數(shù)字水印可分為空間域數(shù)字水印和變換域數(shù)字水印兩大類。與空間域水印算法相比，變換域水印有以下幾點(diǎn)： 的魯棒性； 素上，有利于保證水印的隱藏性和魯棒性； ，視覺系統(tǒng)的一些特征可以更方便的結(jié)合到水印算法中去。 所以本次設(shè)計(jì)利用變換域數(shù)字水印算法，通過對(duì)語音信號(hào)進(jìn)行小波包變換，把水印信息利用合適的算法對(duì)其進(jìn)行融合，達(dá)到數(shù)字水印的目的。 音頻水印需求分析及方案規(guī)劃 本文設(shè)計(jì)需求是將一幅二維圖片加入到一段音頻信號(hào)中，達(dá)到對(duì)音頻信號(hào)加密的目的。同時(shí)在提取的時(shí)候能夠根據(jù)密鑰和算法，準(zhǔn)確的提取出水印信號(hào)。 首先要對(duì)音頻水印的概念做深入 了解，掌握小波包對(duì)信號(hào)的變換方法，分析音頻水印的基本步驟。 通過以上分析，確定音頻水印算法的基本步驟，水印信號(hào)的產(chǎn)生，對(duì)音頻選擇水印嵌入點(diǎn)，水印的嵌入，水印的提取。 畫出各個(gè)步驟的原理框圖，安裝 MATLAB 軟件，編寫程序，用MATLAB 進(jìn)行仿真，得出結(jié)果。 基于小波包域的音頻水印算法研究 8 音頻水印研究的框圖模型 音頻水印是實(shí)現(xiàn)版權(quán)保護(hù)的有效辦法，是多媒體信息安全研究領(lǐng)域的一個(gè)熱點(diǎn)，也是信息隱藏技術(shù)研究領(lǐng)域的重要分支。對(duì)數(shù)字水印系統(tǒng)的設(shè)計(jì)包括水印的生成、水印的嵌入、水印檢測(cè)或提取三個(gè)部分。 水印信號(hào)的產(chǎn)生： 選取的水印信號(hào)是一個(gè) 有意義的二值黑白圖像 ,將水印圖像經(jīng)過逐行掃描 ,變成一維二值序列。經(jīng)過加密處理加入到音頻中。 水印的嵌入： 設(shè)載體語音為 I，水印信號(hào)為 W，密鑰為 K，則水印嵌入可用公式描述， 式 （ 21） 中 F 表示水印嵌入策略 (算法 )。 ),(I w KWIF? （ 21） 有兩種常用的水印嵌入規(guī)則： iiwi awvv ?? （加法規(guī)則） （ 22） )1( iiwi awvv ?? （乘法規(guī)則） （ 23） 水印嵌 入過程如圖 ()所示： 圖 水印嵌入過程 Figure Watermark embedding proc edure 水印提?。? 在某些水印系統(tǒng)中，水印可以被精確地抽取出來，這一過程被稱做水印提取，見圖。比如在完整性確認(rèn)應(yīng)用中，必須能夠精確地提取出插入的水印，并且通過水印的完整性來確認(rèn)多媒體數(shù)據(jù)的完 密鑰 水印嵌 入算法 水 印信息 載體數(shù)據(jù) 水印載體信息 青島科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 9 整性。水印提取過程如圖 ()所示： 圖 水印提取過程 Figure Watermark extrac tion 音頻水印的常見攻擊和性能分析 與密碼學(xué)類似，數(shù)字水印技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用中，必然面對(duì)遭受各種攻擊的現(xiàn)實(shí)問題，這就要求數(shù)字水印必須具備一定的抗攻擊能力，并且在各個(gè)不同的應(yīng)用場(chǎng)合中，所需具備的抗攻擊能力要求應(yīng)有所側(cè)重。這里列出一種比較常見的水印攻擊方法： 魯棒性攻擊是攻擊中最直接、最明顯的一種，指在不損害原圖像使用價(jià)值（但相比原含水印圖像的視覺質(zhì)量有所下降）的前提下減弱、移去或破壞其中的水印，也就是進(jìn)行各種信號(hào)處理操作。 與魯棒性攻擊 相反，表達(dá)攻擊并不移去水印，它不需要從算法的角度來實(shí)施攻擊，其目的僅僅是使水印檢測(cè)失效。表達(dá)攻擊的主要手段是破壞水印之間的同步模式，使水印檢測(cè)器無法找到匹配的水印，因此，表達(dá)攻擊又稱為“同步攻擊”。 解釋攻擊又稱死鎖攻擊，是一種通過偽造假的原始圖像或加水印圖像來制造混亂的攻擊方法。 合法性攻擊指攻擊者利用法律條款中一些漏洞和不健全以達(dá)到攻擊的目的。 水印載體數(shù)據(jù) 原始載體數(shù)據(jù) 密鑰 水印提取算法 水印信息 基于小波包域的音頻水印算法研究 10 綜上所述，針對(duì)數(shù)字水印的攻擊方法是多種多樣的，在實(shí)際的應(yīng)用中，攻擊者不會(huì)僅僅使用單一的手段，而是經(jīng)常結(jié)合多種攻擊手段進(jìn)行攻擊。所以 ，在水印算法設(shè)計(jì)過程中，必須根據(jù)應(yīng)用的要求，考慮可能受到的攻擊方式，這樣才能設(shè)計(jì)出具有實(shí)用價(jià)值的水印算法。 青島科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 11 3 基于小波包域的音頻水印算法的原理 小波的基本概念 長(zhǎng)期以來，傅立葉變換一直是信號(hào)處理領(lǐng)域中應(yīng)用最廣泛的一種分析手段。但它只是一種純頻域的分析方法，在時(shí)域上無任何定位能力，無法提供局部時(shí)間段上的頻率信息。小波分析克服了這一缺點(diǎn)，能較好地解決突變信號(hào)與非平穩(wěn)信號(hào)的問題，是空間 ( 時(shí)間 )和頻率的局部變換，更加有效地提取信號(hào)和分析局部信號(hào)。 小波 (Wavelet)的定義 :定義時(shí)域緊支 (時(shí)域持續(xù)時(shí)間短 )、且平均值為零的函數(shù)為小波，通常用 )(t? 表示。即 ???? ? 0)( dtt? （ 31） 被稱為基本小波函數(shù)、母小波函數(shù)或小波母函數(shù) (Motherwavelet)，簡(jiǎn)稱小波。 小波包 小波包的概念 對(duì)于給定的正交尺度函數(shù)φ (t)及對(duì)應(yīng)的小波函數(shù)ψ (t)，有二尺度方程 )2()(2)( ntnht zn ?? ?? ?? （ ） )2()(2)( ntngt zn ?? ?? ?? () 其中式 ()中 ? ? znn ?)(h 和式 ()中 ? ? znn ?)(g 是多分辨分析中定義的濾波器。 做進(jìn)一步推廣，記 ）（ tp )(0 ??t ， )()(p1 tt ?? 由以下遞推公式定義 )(ptk )2()(2)(p 2 ntpnht ksnk ?? ?? （ ） 基于小波包域的音頻水印算法研究 12 )2()(2)(12 ntpngtp sn kk ?? ??? （ ） 稱 ? ? skk t ?)(p 為 ）（ tp )(0 ??t 確定的小波包。由此，小波包 ? ? skk t ?)(p是包括尺度 函數(shù) )(0pt 和小波母函數(shù) )(1pt 在內(nèi)的 一個(gè)具有 一定聯(lián)系 的函數(shù)的集合。 由上述定義可知，小波包概念是在小波變換的基礎(chǔ)上，通過對(duì)母小波函數(shù)進(jìn)行伸縮、平移和調(diào)制運(yùn)算進(jìn)一步提出來的。小波包分析對(duì)小波分析沒有細(xì)分的高頻部分做了進(jìn)一步的分解，實(shí)現(xiàn)了頻帶的均勻劃分，把特征信號(hào)的能量集中到更小更均勻的頻帶中，擁有比小波變換更好的時(shí)頻特性。 小波包理論 在正交小波分解過程中，一般的方法是將低頻系數(shù)分成兩個(gè)部分，得到新的低頻系數(shù)分量和高頻系數(shù)分量，兩個(gè)連續(xù)的低頻系數(shù)之間損失的信息可以由高頻系數(shù)獲得，然后是將新的低頻系數(shù)分量繼續(xù)分解，而高頻系數(shù)保持不動(dòng)。對(duì)于小波包分解來說，每個(gè)高頻系數(shù) 分量也使用和低頻系數(shù)分解同樣的方法，分成兩個(gè)部分，這樣就提供了更豐富的信號(hào)分析方法：在