一種自適應音頻空域隱寫方法技術

本發明專利技術涉及多媒體信息安全領域，具體涉及一種自適應音頻空域隱寫方法，包括秘密信息的嵌入和秘密信息的提取兩個步驟。本發明專利技術方法以WAV音頻信號的單個樣本作為一個嵌入單元，根據原始WAV音頻和經過一次Advanced?Audio?Coding(AAC)高比特率壓縮解壓后的WAV音頻的信號差值設計每個嵌入單元修改的代價，并利用信息編碼工具Syndrome?Trellis?Codes(STC)自適應嵌入信息并實現正確提取。經大量實驗證明，本隱寫方法與現有的基于LSB匹配的空域隱寫方法相比，可使隱寫后的音頻具有更高的音頻質量及安全性。因此，本發明專利技術方法對隱秘通信等應用領域具有重要意義。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及多媒體信息安全領域，具體涉及一種自適應音頻空域隱寫方法。
技術介紹
音頻隱寫是信息隱藏技術的一個重要分支。音頻信號作為日常生活中不可缺少的傳播媒介，其信號中包含的信息冗余使音頻成為了信息隱藏的良好載體。目前的音頻隱寫方法以嵌入信息時所采用的域劃分，可分為：空域音頻隱藏、壓縮域音頻隱藏等。現有的空域信息隱藏方法采用的大多是最低有效位修改法(LSB)，且其嵌入位置的選擇是由隨機序列決定的。由于隨機序列的不確定性，音頻信號中人耳聽覺上敏感的樣本也有可能會被改動，從而導致音頻聽覺質量及安全性的降低。
技術實現思路
為了克服上述現有技術的不足，本專利技術提出一種自適應音頻空域隱寫方法，該隱寫方法為空域音頻隱藏，主要載體為WAV音頻。本專利技術提出的WAV音頻空域自適應隱寫方法可有效地實現在音頻信號的信息冗余位進行信息的嵌入，從而避開音頻信號的聽覺敏感位置，有效減小隱寫時損失的音頻質量，安全性也會有所提升。為了實現上述專利技術目的，采用的技術方案如下：一種自適應音頻空域隱寫方法，包括秘密信息的嵌入和提取兩個步驟，所述秘密信息的嵌入包括如下子步驟：(11)高比特率AAC壓縮原始WAV音頻；(12)原始WAV音頻與經過一次高比特率AAC壓縮解壓的WAV音頻樣本值相減得殘差；(13)選定信息編碼工具STC的嵌入載體；(14)根據殘差設計STC修改嵌入載體樣本值的代價；(15)設置嵌入率并計算需嵌入的秘密信息長度；(16)利用STC進行秘密信息的嵌入。所述步驟(11)對原始WAV音頻進行高比特率AAC壓縮；所述步驟(12)獲得原始WAV音頻和經過一次高比特率AAC壓縮解壓后的WAV音頻樣本之間的殘差，具體步驟如下：分別用十進制讀取原始WAV音頻和經過一次AAC壓縮的WAV音頻的所有樣本，可得序列X＝{x1,x2,x3,…,xn本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種自適應音頻空域隱寫方法，包括秘密信息的嵌入和秘密信息的提取兩個步驟，其特征在于：所述秘密信息的嵌入包括如下子步驟：(11)對原始WAV音頻數據進行高比特率AAC音頻壓縮，并對壓縮后的AAC音頻進行解碼，得到經過一次高比特率AAC壓縮并解壓后的WAV音頻；(12)讀取原始WAV音頻和經過一次高比特率AAC壓縮解壓后的WAV音頻的所有樣本，分別用序列X＝{x1,x2,x3,…,xn}及X’＝{x’1,x′2,x′3,…,x′n}表示，其中兩種WAV音頻樣本總數相同，用n表示；序列X與序列X’相減可得殘差序列Residual，表示為{r1,r2,r3,…,rn}，其中對ri＝xi?x′i，n為WAV音頻樣本總數；(13)選定原始WAV音頻的所有樣本值作為信息編碼工具STC的嵌入載體，即序列X＝{x1,x2,x3,…,xn}，n為WAV音頻樣本總數；(14)根據殘差序列Residual設計原始WAV音頻各樣本值被信息編碼工具STC修改的代價；具體設計原則如下：(Ⅰ)對于原始WAV音頻第i個樣本值xi，修改的代價包含三種代價：在原值上加1的代價、保持不變的代價、在原值上減1的代價；(Ⅱ)對于原始WAV音頻第i個樣本值xi，根據其對應的殘差序列Residual中第i個殘差值ri，上述三種代價的設定如下：情況1：樣本值xi在原值上加1的代價為：ρi+1=1/|ri|,ri<010/|ri|,ri>010,ri=0]]>情況2：樣本值xi保持不變的代價均為0情況3：樣本值xi在原值上減1的代價為：ρi-1=1/|ri|,ri>010/|ri|,ri<010,ri=0]]>(15)設置秘密信息的嵌入率ratio，ratio表示原始WAV音頻平均每個樣本修改的比特數，單位為bps(bit?per?sample)；計算需嵌入的秘密信息長度，記為m，其中m由設定的嵌入率ratio與原始WAV音頻樣本總數n決定，即：m＝[n×ratio]；(16)依據設定好的代價及需嵌入的m比特秘密信息對選定的嵌入載體做STC操作，實現最小化所有樣本的修改代價之和，自適應地選取嵌入載體的若干位進行修改以達到信息嵌入的目的；所述秘密信息的提取包含如下子步驟：(21)讀取隱寫后的WAV音頻，得到序列Y＝{y1,y2,y3,…,yn}，其中n表示隱寫后WAV音頻的樣本總數，可知隱寫后WAV音頻的樣本總數與原始WAV音頻的樣本總數保持一致；將所有的樣本值作為STC操作的提取載體；(22)獲取嵌入率ratio，計算隱寫后的WAV音頻中秘密信息的嵌入長度m，其中m＝[n×ratio]；(23)對提取載體進行STC解碼操作，其中STC工具可以根據提取載體的所有樣本值和嵌入長度參數還原嵌入的m比特秘密信息。...

【技術特征摘要】
1.一種自適應音頻空域隱寫方法，包括秘密信息的嵌入和秘密信息的提取兩個步驟，其特征在于：所述秘密信息的嵌入包括如下子步驟：(11)對原始WAV音頻數據進行高比特率AAC音頻壓縮，并對壓縮后的AA...

【專利技術屬性】
技術研發人員：張悅，駱偉祺，
申請(專利權)人：中山大學，
類型：發明
國別省市：廣東;44