【正文】 Wf(a,b)=f,ψa,b(x)=1√aRftψtbadt ()式中, a、b和都是連續(xù)不變量。DWT變換理論小波分析的基本思想是用一族函數(shù)去表示或逼近一個信號或函數(shù)，這一族函數(shù)稱為小波函數(shù)系，它是通過一個基本小波函數(shù)在不同尺度上的平移和伸縮構(gòu)成的。小波變換的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)是19世紀的傅里葉變換。在實際應(yīng)用中人們開始對Fourier變換進行各種改進，小波分析由此產(chǎn)生了。所以，短時傅里葉變換不能兼顧頻率與時間分辨率的需求。它的思想是：選擇一個時頻局部化的窗函數(shù)，假定分析窗函數(shù)g(t)在一個短時間間隔內(nèi)是平穩(wěn)（偽平穩(wěn)）的，移動窗函數(shù)，使f(t)g(t)在不同的有限時間寬度內(nèi)是平穩(wěn)信號，從而計算出各個不同時刻的功率譜。由于傅氏變換是整個時域內(nèi)的積分，所以缺失了局部化分析信號的功能，由此導(dǎo)致了傅里葉分析只能分析信號在整個時域的頻譜。 傅里葉變換到小波變換 傅里葉變換傳統(tǒng)的信號分析一般是建立在傅里葉變換的基礎(chǔ)上的，傅里葉變換作為重要的應(yīng)用工具在很多科學(xué)領(lǐng)域扮演著重要的角色，特別在信號處理、圖像處理、量子物理等方面。第3章 小波分析理論基礎(chǔ) 小波分析概述小波分析（wavelet analysis）是近20年來發(fā)展起來的數(shù)學(xué)分支，它是Fourier分析劃時代發(fā)展的結(jié)果。其定義為: BER=錯誤的比特數(shù)原始水印比特數(shù)100% （）其中錯誤比特數(shù)為原始水印與提取水印相比較中不一樣的部分。其中，PSNR值越大，就代表失真越少。一般來說，信噪比越大，說明混在信號里的噪聲越小，聲音回放的音質(zhì)量越高，否則相反。現(xiàn)在，最常用的主觀評定方法是主觀平均判分法，該方法需要召集若干實驗者，由他們對音頻信號的質(zhì)量進行評分，然后再求出平均分值作為對音頻信號質(zhì)量的評價結(jié)果。：水印信息水印提取預(yù)制水印音頻播放數(shù)字音頻信 號數(shù)字音頻的發(fā)布水印嵌入數(shù)字音頻信 號 數(shù)字音頻水印系統(tǒng)通用模型 數(shù)字音頻水印系統(tǒng)的評判標準科學(xué)研究表明，相對于圖像和視頻，音頻信號中的信息隱藏相對較難。但在實際中，缺乏同步的算法對于剪裁、時間伸縮等攻擊的魯棒性不強。（2）在數(shù)字圖像和視頻水印算法研究中，可以利用國際通用的標準樣本進行測試，以確定算法的優(yōu)劣和特點；但在數(shù)字音頻水印方法中，還沒有出現(xiàn)諸如圖像的Lena這樣的標準測試樣本，這給客觀評價水印性能帶來極大困難。（c）時域水印算法和變換域水印算法的比較總的來說，與時域的方法相比，變換域的方法具有如下優(yōu)點：（1）在變換域中嵌入的水印信號能量可以分布到時域的所有像素上，有利于保證水印的不可見性。DCT算法的主要方法是：通過離散余弦變換來確定數(shù)字音頻水印信號中頻系數(shù)，用以嵌入水印?？茖W(xué)研究表明，弱信號在強信號消失之后的50~200ms出現(xiàn)不容易被人耳察覺。任何的秘密數(shù)據(jù)都可以看作是一串二進制位流，同時音頻文件的每一個采樣點數(shù)據(jù)也可以用二進制數(shù)來表示。一般，人耳對2~4KHz范圍的信號最為敏感，而在低頻區(qū)和高頻區(qū)，能被人耳聽到的信號幅度要高的多，相差能超過107倍。研究上，通常把人耳聽覺系統(tǒng)的一些感知特性用心理聲學(xué)模型描述。音頻信號是一維的，而圖像信息是二維的。通過上述的幾點要求，可以看出要設(shè)計一個音頻水印系統(tǒng)實現(xiàn)上述的要求達到最優(yōu)化是比較困難的。(3)預(yù)制水印必須具有一定的魯棒性，能夠抵抗音頻媒體的濾波、壓縮、重采樣，剪切、加噪聲等一般信號處理。數(shù)字音頻水印是一個多學(xué)科高度交叉的新興研究領(lǐng)域。時域數(shù)字水印算法是在時域中修改信號樣本達到嵌入水印的目的。國內(nèi)學(xué)術(shù)界，有一批有實力的科研機構(gòu)投入到這一領(lǐng)域的研究中來，像天津大學(xué)、西安交通大學(xué)、中國科學(xué)院自動化研究所模式識別國家重點實驗室、武漢大學(xué)等等取得不少研究成果。 數(shù)字水印的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀數(shù)字水印技術(shù)是解決版權(quán)保護問題的有效手段，有著良好的應(yīng)用前景，它已經(jīng)引起國內(nèi)外一些研究機構(gòu)和公司的極大關(guān)注。(5) 安全性應(yīng)確保嵌入信息的保密性和較低的誤檢測率。魯棒性要求高的應(yīng)用，通常也需要很強的抗竄改性。即數(shù)字作品中嵌入的水印應(yīng)該在旋轉(zhuǎn)、縮放和剪切等幾何變換下仍然保留它所攜帶的信息?？偟膩碚f，主要體現(xiàn)在以下幾個方面。 數(shù)字水印的基本特征數(shù)字水印系統(tǒng)必須滿足一些特定的條件才能使其在數(shù)字產(chǎn)品版權(quán)保護和完整性鑒定方面成為值得信賴的應(yīng)用體系。版權(quán)標識水印是目前研究最多的一類數(shù)字水印。（6）按用途不同，劃分為票證防偽水印、版權(quán)保護水印、篡改提示水印和隱蔽標識水印。（4）從水印檢測是否需要原始圖象參與劃分，分為私有水印和公有水印。（2）按水印所依附的媒體劃分，有文本水印、圖像水印、音頻水印、視頻水印以及用于三維網(wǎng)格模型的網(wǎng)格水印等。數(shù)字水印是信息隱藏技術(shù)的一個重要研究方向。另外人類的聽覺系統(tǒng)要比人類的視覺系統(tǒng)靈敏的多，聽覺上的不可感知性實現(xiàn)起來要比視覺更困難。而數(shù)字音頻水印技術(shù)就是基于數(shù)字音頻作品的版權(quán)保護而提出來的。數(shù)字版權(quán)保護技術(shù) (Digital Rights Management ，DRM) 就是以一定的計算方法，實現(xiàn)對數(shù)字內(nèi)容的保護，包括電子書、視頻、音頻、圖片等數(shù)字內(nèi)容。 DWT。其研究成果對音頻水印系統(tǒng)的推廣有一定的積極意義。不可感知性和魯棒性是評價數(shù)字水印技術(shù)的主要指標。沈陽理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文摘 要伴隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展,互聯(lián)網(wǎng)多媒體技術(shù)的廣泛應(yīng)用,電子圖書、數(shù)碼照片、音頻視頻等數(shù)字產(chǎn)品已逐漸成為人們生活娛樂的重要組成部分。它是依據(jù)某種特定的算法,將簽名、序列號等身份認證信息嵌入到數(shù)字產(chǎn)品中,并可將水印信息提取出來進行甄別鑒定,來達到作品產(chǎn)權(quán)保護的目的。本課題是針對音頻水印技術(shù)的相關(guān)操作,進行實用性軟件產(chǎn)品開發(fā)的探索。 benefit.Digital watermarking technology is an effective mean to solve this problem. It is based on some particular algorithm to embed the signature, serial number and other identity authentication information into digital products, and to extract the watermark information for screening identification, to achieve the purpose of protecting the property rights of the work. Imperceptibility and robustness are the main features of the digital watermark. This paper is about research and design of the digital audio watermarking system，through the study of the characteristics of digital audio using the twodimension binary image as watermarking information and integrating the Human Auditory System and utilizing the spatiotemporal frequency and multiresolvingpower characteristic of onedimension discrete wavelet transform,a audio digital watermarking algorithm based on wavelet transform is presented. First should make the binary image as a watermark to reduce the dimension operations，and then make the original audio signal for three discrete wavelet transform, then select the details of the discrete wavelet transform highfrequency ponent as an embedded point. And at last by modifying the wavelet coefficients of the parity to embed the data.This issue is related to the operation of the audio watermarking technology, and is an exploration of developing the practical application of the software product. Results of the research has a positive significance to promote audio watermarking system product.Key words: Audio digital watermarking。雖然經(jīng)過加密后只有被授權(quán)持有解密密鑰的人才可以存取數(shù)據(jù)，但是這樣就無法向更多的人展示自己的作品；而且數(shù)據(jù)一旦被解密，就完全置于解密人的控制之下，可以隨意地拷貝和傳播，這就是數(shù)字媒體內(nèi)容的超分布問題，它會給媒體內(nèi)容的創(chuàng)作者或制造商造成巨大的損失，在一定程度上制約著數(shù)字多媒體的廣泛應(yīng)用。即使在數(shù)字作品受到破壞或解密之后仍可用它來跟蹤數(shù)據(jù)的復(fù)制和傳播，用以證明數(shù)字作品的所有權(quán)，或作為鑒定盜版、侵權(quán)的證據(jù)，從而達到對數(shù)字作品的有效保護。但近年來對視頻圖像水印的研究很多，而對數(shù)字音頻水印很少有報道，這是由于與圖像和視頻相比，音頻在每個時間間隔內(nèi)的采樣點數(shù)要少得多，也就意味著音頻信號中可嵌入的信息量要比可視媒體少得多。通過這些隱藏在載體中的信息，可以達到確認內(nèi)容創(chuàng)建者、購買者、傳送隱秘信息或者判斷載體是否被篡改等目的。圖象自適應(yīng)的水印：利用原始圖象的特性生成的水印。魯棒水?。簩ΤＲ姷母鞣N圖象處理方法都具備魯棒性。目前，國內(nèi)外學(xué)者的研究焦點都集中在不可見水印(對于音頻來說是不可感知數(shù)字水印)技術(shù)方面。但另一方面，人們必須考慮票據(jù)破損、圖案模糊等情形，而且考慮到快速檢測的要求，用于票證防偽的數(shù)字水印算法不能太復(fù)雜。隱蔽標識水印的目的是將保密數(shù)據(jù)的重要標注隱藏起來，限制非法用戶對保密數(shù)據(jù)的使用。數(shù)字水印的根本目標是通過一種不引起被保護作品感知上退化，又難以被未授權(quán)用戶刪除的方法向一個數(shù)字作品中嵌入一個標記。其次，數(shù)字水印應(yīng)具有幾何變換下的穩(wěn)健性。(3) 抗竄改性與抗毀壞的魯棒性不同，抗竄改性是指水印一旦嵌入到載體中，攻擊者就很難改變或偽造。這樣在發(fā)生版權(quán)糾紛時，創(chuàng)建者或所有者的信息用于標示數(shù)據(jù)的版權(quán)所有者，而序列號用于標示違反協(xié)議而為盜版提供多媒體數(shù)據(jù)的用戶。(6)自恢復(fù)性：指數(shù)字水印系統(tǒng)能夠從被操作變換后遭到破壞的片段數(shù)據(jù)中恢復(fù)隱藏的水印信息，且不需要宿主信號的性能。目前開展數(shù)字水印研究的大公司有IBM公司W(wǎng)atson研究中心，微軟公司劍橋研究院，貝爾實驗室等，其中美國軍方和財政部也給予了極大的支持。時域算法的主要代表有LSB方法、回聲隱藏等。第2章 數(shù)字音頻水印概述 數(shù)字音頻水印的概念數(shù)字音頻水印是利用數(shù)字音頻信號中存在冗余信息的特性，在不影響音頻信息質(zhì)量的前提條件下，把額外的預(yù)制水印隱匿于其中的技術(shù)。(2)嵌入水印后，水印不應(yīng)對原始的音頻媒體的聲音質(zhì)量造成可以察覺的失真，應(yīng)該具有透明性。(6)水印算法應(yīng)該公開，其安全性最好依賴于密鑰而不是算法的秘密性。 數(shù)字音頻水印的特點因為人的聽覺和視覺的特性差異比較大，所以相對于圖像和視頻水印，數(shù)字音頻水印具有自己的一些特性：(1)帶寬不同。通常情況下，人耳可以看作一個濾波器，來直接感知聲音的頻率。(4)在感知的范圍方面，相對于人眼對顏色的感知，人耳對不同頻率信號的敏感差異程度很大。（a）時域水印算法（1）最低有效位法（LSB）最低有效位法（LSB）是一種最簡單的數(shù)據(jù)嵌入方法。它充分的利用了人類聽覺系統(tǒng)的特性：音頻信號在時域的向后屏蔽作用，即弱信號在強信號消失之后變得無法聽見。（2）離散余弦變換（DCT）算法DCT變換域水印算法是Wangye等于1998年提出的。簡單的說，DWT算法的主要方法是：用Daubechies4 Hilbert小波基對原始語音信號進行N級小波分解，然后對N級的粗糙分量保留不予處理，對N級的精細分量進行相應(yīng)處理，用以嵌入水印信息。（d）當(dāng)前算法研究中存在的不足到目前為止，雖然一些較為有效的算法已經(jīng)相繼提出，但在數(shù)字音頻水印研究中還存在一些較為突出的問題，概括為以下五個方面：（1）數(shù)字音頻水印性能的客觀評價標準還不能夠完全貼近實際，具體標準在本章的后面會詳細講述。因此，如何判別水印的嵌入位置成了正確提取水印信息的前提條件。 數(shù)字音頻水印系統(tǒng)的基本框架構(gòu)成和評判標準 數(shù)字音頻水印系統(tǒng)的基本框架構(gòu)成一般情況下，數(shù)字音頻水印系統(tǒng)包括三個部分內(nèi)容：水印信號的生成，水印的嵌入和水印的提取。(1)主觀評定標準主觀評定標準是利用人耳聽覺的主觀評價來判斷算法的質(zhì)量，所以對于一個相對成功的音頻水印而言，嵌入水印后不應(yīng)該影響音頻信號的聽覺質(zhì)量。通常情況下，可以對不同嵌入機制的音頻水印算法采用不同的客觀度量方法，常用的客觀評價方法有：（a）信噪比（SNR）如果把嵌入的水印信號看作是原始音頻信號上的噪聲，則可