【正文】 像 圖 原始語音波形及嵌入水印的語音波形 Figure Original speech waveforms and watermark speech waveforms 水印提取過程 在設(shè)計水印檢測算法時，一個重要的因素就是要使水印的檢測算法盡量簡單、快速，用較少的信息和運算就能判斷出水印存在與否，并且能夠在較短的時間里提取出可能的水印。處理后的音頻加入噪聲，根據(jù)密鑰解密出水印信號，提取出來的水印信號與原信號失真度不大。 作者簽名： 日期： 年 月 日 學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書 本學(xué)位論文作者完全了解學(xué)校有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定，同意學(xué)校保留并向國家有關(guān)部門或機構(gòu)送交論文的復(fù)印件和電子版，允許論文被查閱和借閱。 最后，我要感謝我的父母對我的關(guān)系和理解，如果沒有他們在我的學(xué)習(xí)生涯中的無私奉獻和默默支持，我將無法順利完成今天的學(xué)業(yè)。在論文的撰寫過程中 老師們 給予基于小波包域的音頻水印算法研究 32 我很大的幫助，幫助解決了不少的難點，使得論文能夠及時完成，這里一并表示真誠的感謝。從他身上，我學(xué)到了許多能受益終生的東西。 作者簽名： 日 期： 基于小波包域的音頻水印算法研究 28 青島科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 29 學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明 本人鄭重聲明：所呈交的論文是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下獨立進行研究所取得的研究成果。 基于小波包域的音頻水印算法研究 26 5 總結(jié) 目前數(shù)字多媒體安全問題和版權(quán)保護問題日益嚴重，使得對數(shù)字水印技術(shù)的研究需求越來越迫切，本課題主要是針對音頻數(shù)字水印的研究，目標(biāo)是進一步提高數(shù)字水印的安全性、魯棒性和實用性。 水印嵌入之后，對小波包系數(shù)進行重構(gòu)。 經(jīng)驗表明 ,并不是 所有的變 換系數(shù)都適 合水印的嵌 入 ,低頻系 數(shù)攜帶了最多的可感知信息 ,允許的 改變量比較小 , 優(yōu)點是音頻信 號的大部分能量集中在低頻區(qū) 。 小波包分解不會改變表示這些信息能量所需要的系數(shù)的個數(shù)，這樣冗余只是進行了傳遞，大小并沒有改變，也就是說音頻信息并不是平均分布在小波包分解系數(shù)組中，而系數(shù)之間又存在著制約關(guān)系，這本身就是一個很好的混淆操作，這使得傳統(tǒng)的基于數(shù)理統(tǒng)計的攻擊方法失效。 小波 (Wavelet)的定義 :定義時域緊支 (時域持續(xù)時間短 )、且平均值為零的函數(shù)為小波，通常用 )(t? 表示。 水印信號的產(chǎn)生： 選取的水印信號是一個 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。詳細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。在我國信息安全領(lǐng)域的三位院士（何德全、周仲義、蔡吉人）與有關(guān)應(yīng)用研究單位聯(lián)合發(fā)起下，我國于 1999 年 12 月召開了第一屆信息隱藏會議，我國的數(shù)字水印技術(shù)研究也得到了迅猛的發(fā)展。 音頻水印技術(shù)的基本思想是在音視頻等數(shù)字產(chǎn)品中嵌入秘密信息，以便保護數(shù)字產(chǎn)品的版權(quán)、證明產(chǎn)品的真實性和可靠性或者提供產(chǎn)品的附加信息，并且不影響原作品的價值和使用。 經(jīng)過近 20 年的研究和發(fā)展，數(shù)字水印技術(shù)已漸漸趨于成熟，水印算法分類也是種類繁多： 嵌 入 的 水 印 信 號 的 形 式 來 分 ， 可 以 分 為 一 維 水 印 和 多 維水印； ； ； 、半易脆水印和魯棒性水??； ； 、視頻水印、音頻水印和文檔水??； 換域水??； 當(dāng)前的數(shù)字水印研究中，以數(shù)字圖像水印最為深入，而對于音頻水印的研究相對較少，一方面因為音頻單位時間內(nèi)的采樣點較少，可嵌入水印信息就較少，另一方面由于人類的聽覺系統(tǒng)要比人類的視覺系統(tǒng)更加的靈敏，也給音頻水印的嵌入增加了難度。近年來數(shù)字水印技術(shù)被認為是解決數(shù)字產(chǎn)品知識產(chǎn)權(quán)問題的重要手段，已經(jīng)成為當(dāng)前的熱點研究領(lǐng)域之一，受到社會各界的廣泛關(guān)注。 這篇文章首先提出了電子水印（ ElectronicWatermark）的說法，其隨后發(fā)表了另一篇題為“ A digital watermark”的文章，正式提出了“數(shù)字水印”這一術(shù)語。一個稍有編程基礎(chǔ)的人就能很快熟悉掌握。 音頻水印需求分析及方案規(guī)劃 本文設(shè)計需求是將一幅二維圖片加入到一段音頻信號中，達到對音頻信號加密的目的。 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。 對于給定的正交小波函數(shù)，可以生成一組小波包基，每個基都提供了一種特定的信號編碼方法，它能保留信號的全部能量，并對信號的特征進行準(zhǔn)確的重構(gòu)。我們對這個二維矩陣進行降維處理，得到長度為 1200 的一維向量矩陣 C。之前我們分析過聲音的高頻信號能量高，易受外界干擾，水印不適合加在高頻部分，所以我們選擇將水印加入到中低頻部分。 相減完成之后，對 w1 矩陣進行升維操作，使一維數(shù)組變?yōu)槎S的矩陣，最后調(diào)用 imshow 函數(shù)讀入水印的二維 矩陣，將其轉(zhuǎn)變?yōu)閳D像。 4．基于特征的 音頻水印算法。本次畢業(yè)設(shè)計大概持續(xù)了半年，現(xiàn)在終于到結(jié)尾了。 學(xué)友情深，情同兄妹。 在我的十幾年求學(xué)歷程里，離不開父母的鼓勵和支持，是他們辛勤的勞作，無私的付出，為我創(chuàng)造良好的學(xué)習(xí)條件，我才能順利完成完成學(xué)業(yè)，感激他們一直以來對我的撫養(yǎng)與培育。經(jīng)過這次畢業(yè)設(shè)計，我的能力有了很大的提高，比如操作能力、分析問題的能力、合作精神、嚴謹?shù)墓ぷ髯黠L(fēng)等方方面面都有很 大的進步。伴隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和多媒體數(shù)字技術(shù)的進步，各種網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用技術(shù)的不斷發(fā)展，數(shù)字音頻信息安全技術(shù)必然要遇到許多新問題，這就需要我們提出新的理論、新的技術(shù)去解決新的難題。 0 0 . 2 0 . 4 0 . 6 0 . 8 1 1 . 2 1 . 4 1 . 6 1 . 8 2x 1 0521012加入 50db 高斯白噪聲后的語音圖像0 0 . 2 0 . 4 0 . 6 0 . 8 1 1 . 2 1 . 4 1 . 6 1 . 8 2x 1 0521012原始語音圖像 圖 加入 50db噪聲后的加水印語音波形與原始語音信號 Figure After joining the 50db noise watermark primitive voice signal waveform and pronunciation 加入噪聲后按照比較檢測法提取水印信號，提取出的結(jié)果如圖基于小波包域的音頻水印算法研究 24 所示。 要加入的水印點一共有 1200 個，而本次我們選擇的音頻信號經(jīng)過小波包 分解后的系數(shù)有 21174 個。而水印容量和魯棒 性之間又是相互矛盾的，水印容量的增加會帶來魯棒性的下降，對不可感知性也有一定影響，而魯棒性不好就會導(dǎo)致檢測結(jié)果的不可靠。給出了對一幅圖像進行三層小波包分解的樹形圖。 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，針對數(shù)字水印的攻擊方法是多種多樣的，在實際的應(yīng)用中，攻擊者不會僅僅使用單一的手段，而是經(jīng)常結(jié)合多種攻擊手段進行攻擊。 首先要對音頻水印的概念做深入 了解，掌握小波包對信號的變換方法，分析音頻水印的基本步驟。 論文結(jié)構(gòu)安排 論文結(jié)構(gòu)安排如下： ，評述相關(guān)文獻關(guān)于該研 究方向的進 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)測目標(biāo)。國際上對音頻水印 技術(shù)的研究最早見于 1996 年， Bender等在文獻中提出了回聲編碼、擴頻編碼和相位編碼等算法； 等人在文獻中提出了通過改變音頻信號采樣數(shù)據(jù)最低有效位來嵌入數(shù)字水?。?Won Gyum K im 提出了在數(shù)字音頻信號中直接嵌入數(shù)字印章的算法，該方法在提取水印信號時不需要原始音頻信號的參與；Wu C hungP ing 等人提出了基于數(shù)字音頻信號內(nèi)容分析的離散傅立葉變換域水印嵌入算法，該算法在提取水印時不需要原始音頻信號，并且能夠抵抗常見的幾種攻擊； Boney 等將 C ox 方案應(yīng)用到音頻信號中，取得了很好的實驗 效果。手拿一張 100 元的鈔票，如果在燈光下觀察帶有毛主 席像的一面，就會看到左側(cè)空白處有一個水印顯現(xiàn)。由 此，數(shù)字水印技術(shù)應(yīng)運而生。音樂、圖像和視頻所代表的數(shù)字媒體就是一些常見的可嵌入水印的信號類型。青島科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 5 從 1999 年開始，每年召開一次多媒體信息安全與數(shù)字水印大