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申请上海交通大学硕士学位论文








鲁棒性数字音频水印算法的研究







姓名:戴华亮
专业:通信与信息系统
学号:1070349124
研究方向:数字音频水印
导师:何迪副教授









上海交通大学电子信息与电气工程学院
2010 年 1 月
A Dissertation Submitted to Shanghai Jiao Tong University
For the Degree of Master



ROBUST DIGITAL AUDIO WATERMARKING
ALGORITHMS



Author: Hua-liang Dai
Specialty: Electronics munication Engineering
Advisor: Prof. Di He



School of Electronics and Electric Engineering
Shanghai Jiao Tong University
Shanghai,
January, 2010
上海交通大学工学硕士学位摘要
鲁棒性数字音频水印算法的研究

摘要
随着互联网技术和多媒体技术的飞速发展,人们可以自由地从互联
网上下载音频、图片和视频等数字多媒体数据。这给人们的生活带来了
便利,然而同时给数字作品的安全带来了一系列的问题。因此,如何有
效地保证数字多媒体的版权和内容完整性显得日趋重要。作为保护音频
作品的一种有效手段,数字音频水印技术近年来得到了很大的发展。然
而,仍然存在着很多亟待解决的关键问题。本文主要针对鲁棒性数字音
频水印算法开展研究,提出了两种鲁棒水印算法,实验结果证明了本文
提出的算法的可行性。论文的主要内容包括:
(1) 说明了本课题的研究意义,阐述了数字音频水印算法的历史和
背景,介绍了本文中用到的理论基础知识,如音频掩蔽效应,
离散小波变换(discrete wavelet transform, DWT), 离散余弦变换
(discrete cosine transform, DCT) 以及盲源分离(blind source
separation, BSS).
(2) 目前,快速独立分量分析(fast ponent analysis ,
Fast ICA)作为一种有效的盲源分离手段,被广泛地应用于数字
音频水印算法研究中。然而,Fast ICA 需要耗时的迭代,因而
限制了其在某些领域的应用。基于此,本文提出了一种基于独
立度量(independency metric, IM) 的数字音频水印算法。此类盲
源分离算法可归纳为广义特征值问题,与传统的基于信息论的
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上海交通大学工学硕士学位摘要
盲源分离算法相比,如 Fast ICA, 此类算法不需要费时的迭代,
因而复杂度较低。分析结果证明了此算法在数字音频水印方案
中的有效性。
(3) 传统的数字音频水印算法需要严格控制嵌入强度,以使得系统
的鲁棒性和不可感知性之间尽可能达到最优平衡。然而,嵌入
的水印信息多少都会影响原始音频的质量,而且也不可能完美
地解决水印的鲁棒性和不可感知性之间的平衡问题。基于此,
本文提出了一种零水印方案,此方法根本不往原始音频中嵌入
水印信息,因此可以完美地解决水印的鲁棒性和不可感知性之
间的平衡问题,主要策略如下:通过提取原始音频的特征来构
造一个二进制图案,然后将此二进制图案与待嵌入的水印信息
进行异或而得到一串密钥,此密钥保存起来用于水印的检测。
本方案根据音频段中绝对值最大的 DWT-DCT(对 DWT 系数进
行 DCT 变换)系数的正负特性不易改变这一特性来构造二进制
图案,并对此进了理论分析,同时,实验结果也证实了本算法
的可行性。

关键词:数字音频水印,独立度量,盲源分离,零水印
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上海交通大学工学硕士学位论文 ABSTRACT
Robust Digital Audio Watermarking Algorithms

ABSTRACT
With the development of the and digital media, people can
download audio, video and image works from