用于數字水印的系統和方法技術方案

本發明專利技術涉及用于數字水印的系統和方法。特別地，公開了一種用于數字水印的系統，適于向信號源所產生的音頻信號添加水印。該系統包括：頻譜調制器，配置用于對將要嵌入音頻信號的水印比特和偽噪聲信號進行頻譜調制以生成經調制信號；失真控制器，耦合至信號源和頻譜調制器，配置用于根據音頻信號對經調制信號進行整形，以生成滿足預定失真約束的經整形信號；以及干擾補償器，耦合至信號源和失真控制器，配置用于根據音頻信號、偽噪聲信號和經整形信號生成補償信號，其中補償信號用于補償音頻信號對水印解碼的干擾。還公開了相應的方法。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術總體上涉及數字信號處理領域，更具體地，涉及用于數字水印的系統和方法。
技術介紹
近年來，數字水印技術已經被廣泛應用于多媒體數字信號的版權保護、發布控制、一致性校驗、廣播監控、數據隱藏等領域。數字水印技術的基本思想是：向圖像、圖形、音頻和/或視頻之類的數字多媒體信號中添加稱為水印的信息，以便在將來用于各種驗證目的。水印充實質上是一種隱藏在主多媒體信號中的數字簽名，提供了關于主多媒體信號的所有權或者使用權限等信息。從數字水印的提取和檢測看，數字水印技術可以被劃分為非盲水印技術、半盲水印技術和盲水印技術。非盲水印技術在提取和解碼時需要原始多媒體信息和所添加的參考信號(例如，偽噪聲序列)；半盲水印技術在提取時需要參考信號和生成該參考信號的密鑰；盲水印技術在提取時僅需要密鑰。在針對音頻的數字水印技術中，基于擴頻(SpreadSpectrum，SS)調制的數字水印是一種已知的盲水印技術。然而，傳統上基于SS的水印僅考慮了攻擊噪聲對水印解碼的影響，忽略了主音頻信號本身對于水印解碼的干擾，這可能導致誤碼率的增高。而且，為了降低水印給主音頻信號造成的聽覺失真，水印嵌入方經常對所使用的參考信號進行頻譜處理。這使得執行盲檢的數字水印解碼器難以準確地恢復出水印嵌入方所使用的參考信號。換言之，水印嵌入方與解碼方之間存在著參考信號失配，這導致了解碼性能的降低。因此，本領域中需要一種更為準確和魯棒的數字音頻水印技術。
技術實現思路
為了解決本領域中的上述問題以及其他問題，本專利技術提供一種用于數字水印的系統和方法。在本專利技術的一個方面，提供一種用于數字水印的系統，適于向信號源所產生的音頻信號添加水印。該系統包括：頻譜調制器，配置用于對將要嵌入音頻信號的水印比特和偽噪聲信號進行頻譜調制以生成經調制信號；失真控制器，耦合至信號源和頻譜調制器，配置用于根據音頻信號對經調制信號進行整形，以生成滿足預定失真約束的經整形信號；以及干擾補償器，耦合至信號源和失真控制器，配置用于根據音頻信號、偽噪聲信號和經整形信號生成補償信號，其中補償信號用于補償音頻信號對水印解碼的干擾。在本專利技術的另一方面，提供一種用于數字水印的方法，適于向信號源所產生的音頻信號添加水印。該方法包括：對將要嵌入音頻信號的水印比特和偽噪聲信號進行頻譜調制以生成經調制信號；根據音頻信號對經調制信號進行整形以生成滿足預定失真約束的經整形信號；以及根據音頻信號、偽噪聲信號和經整形信號生成補償信號，其中補償信號用于補償音頻信號對水印解碼的干擾。附圖說明通過參考附圖閱讀下文的詳細描述，本專利技術的上述以及其他目的、特征和優點將變得易于理解。在附圖中，以示例性而非限制性的方式示出了本專利技術的若干實施例，其中：圖1示出了根據本專利技術一個示例性實施例的用于數字水印的系統100的示意性結構框圖；圖2示出了根據本專利技術另一示例性實施例的用于數字水印的系統200的示例性結構框圖；以及圖3示出了根據本專利技術一個示例性實施例的用于數字水印的方法300的流程圖。在各個附圖中，相同或對應的標號表示相同或對應的部分。具體實施方式總體上，根據本專利技術的實施例，為了盡可能地降低作為信號載體的主音頻信號對于水印解碼的干擾，在水印嵌入方生成補償信號以便這種干擾進行補償。由此，可以有效地降低水印解碼方的誤碼率。而且，為了克服水印嵌入方對參考信號進行的失真控制處理給水印解碼帶來的不利影響，在本專利技術的實施例中，在生成上述補償信號時不僅考慮主音頻信號和原始偽噪聲信號，而且還將經過調制和整形的偽噪聲信號納入考慮。以此方式，能夠確保在水印解碼方恢復的偽噪聲信號與嵌入方相匹配，從而進一步降低水印解碼的誤碼率。下面將參考附圖中示出的若干示例性實施方式來描述本專利技術的原理和精神。應當理解，給出這些實施方式僅僅是為了使本領域技術人員能夠更好地理解進而實現本專利技術，而并非以任何方式限制本專利技術的范圍。請注意，在下文描述中使用的術語“耦合”用于限定兩個部件之間的連接關系。例如，“部件A耦合至部件B”是指部件A通過任何適當的方式與部件B連接或者通信。經耦合的部件A和B可以在彼此之間單向或者雙向傳遞信號或數據。“耦合”既包括直接耦合(即，部件A與部件B之間不存在另一部件C)，也包括間接耦合(即，部件A耦合至另一部件C，部件C轉而耦合至部件B)。另外，在附圖中，部件之間的帶有指向的連線意在表示信息或者信號在所耦合的部件之間的流動方向，并非以任何方式限制部件之間的耦合方式。而且，在下文描述中，信號可以表示為向量的形式，這是本領域中常用的。首先參考圖1，其示出了根據本專利技術一個示例性實施例的用于數字水印的系統100的示意性結構框圖。如圖所示，數字水印系統100包括頻譜調制器102。頻譜調制器102配置用于對偽噪聲(pseudonoise，PN)信號(記為u)和將要嵌入音頻信號(記為x)的水印比特(記為b)進行頻譜調制，以生成經調制信號(記為bu)。根據本專利技術的實施例，音頻信號x可以由任何適當的一個或多個信號源(在圖1中未被示出)產生。信號源可以是系統100的一個組成部分，也可以是獨立于系統100的獨立部件，本專利技術的范圍在此方面不受限制。PN信號u例如可以是具有特定數目的比特序列，該序列中的比特的平均值為零，并且每個比特的值是+σu或者-σu。PN信號可以由專門的PN生成器在密鑰的控制下生成。根據本專利技術的實施例，PN生成器可以是頻譜調制器102的一部分，也可以是與之分離的獨立部件，本專利技術的范圍在此方面不受限制。在此方面，下文將參考圖2描述一個示例性實施例。根據本專利技術的實施例，頻譜調制器102利用水印比特b對PN信號進行調制。水印比特b是要嵌入音頻信號x的雙極比特，即，其值等于+1或者-1。根據本專利技術的實施例，水印比特b可以由系統100中的部件生成，或者由獨立于系統100的其他部件生成，本專利技術的范圍在此方面不受限制。根據本專利技術的某些實施例，頻譜調制器102可以通過將水印比特b與PN信號u相乘來實現擴頻調制，以生成經調制信號bu。其他實施例也是本領域技術人員能夠想到的，本專利技術的范圍在此方面不受限制。頻譜調制器102生成的經調制信號bu被輸出到系統100中的失真控制器104以進行失真控制。如圖1所示，失真控制器104耦合至產生音頻信號x的信號源(未被示出)和頻本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種用于數字水印的系統，適于向信號源所產生的音頻信號添加水印，所述系統包括：頻譜調制器，配置用于對將要嵌入所述音頻信號的水印比特和偽噪聲信號進行頻譜調制以生成經調制信號；失真控制器，耦合至所述信號源和所述頻譜調制器，配置用于根據所述音頻信號對所述經調制信號進行整形，以生成滿足預定失真約束的經整形信號；以及干擾補償器，耦合至所述信號源和所述失真控制器，配置用于根據所述音頻信號、所述偽噪聲信號和所述經整形信號生成補償信號，其中所述補償信號用于補償所述音頻信號對水印解碼的干擾。

【技術特征摘要】
1.一種用于數字水印的系統，適于向信號源所產生的音頻信號添
加水印，所述系統包括：
頻譜調制器，配置用于對將要嵌入所述音頻信號的水印比特和偽
噪聲信號進行頻譜調制以生成經調制信號；
失真控制器，耦合至所述信號源和所述頻譜調制器，配置用于根
據所述音頻信號對所述經調制信號進行整形，以生成滿足預定失真約
束的經整形信號；以及
干擾補償器，耦合至所述信號源和所述失真控制器，配置用于根
據所述音頻信號、所述偽噪聲信號和所述經整形信號生成補償信號，
其中所述補償信號用于補償所述音頻信號對水印解碼的干擾。
2.根據權利要求1所述的系統，進一步包括：
偽噪聲生成器，耦合至所述頻譜調制器和所述干擾補償器，配置
用于在密鑰控制下生成所述偽噪聲信號，并且將所述偽噪聲信號饋送
給所述頻譜調制器和所述干擾補償器。
3.根據權利要求1所述的系統，其中所述失真控制器包括：
分析濾波器，配置用于將所述經調制信號變換為頻域中的頻譜系
數；
頻譜調節器，耦合至所述分析濾波器，配置用于根據所述失真約
束調節所述頻譜參數；以及
綜合濾波器，耦合至所述頻譜調節器，配置用于將經調節的所述
頻譜參數變換回時域中以生成所述經整形信號。
4.根據權利要求1所述的系統，進一步包括：
建模器，耦合至所述信號源和所述失真控制器，配置用于基于聲
學心理模型生成針對所述音頻信號的遮蔽閾值，并且將所述遮蔽閾值
饋送給作為所述失真約束饋送給所述失真控制器。
5.根據權利要求1所述的系統，其中所述干擾補償器包括：
干擾計算器，配置用于根據所述音頻信號、所述偽噪聲信號以及

\t所述經整形信號...

【專利技術屬性】
技術研發人員：張鵬，徐淑正，王鵬軍，S·喬治，楊華中，
申請(專利權)人：意法半導體亞太私人有限公司，意法半導體國際有限公司，
類型：發明
國別省市：新加坡;SG