毕设论文数字音频水印系统的设计与实现.docx

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毕设论文数字音频水印系统的设计与实现

摘要

伴随着科学技术的飞速发展,互联网多媒体技术的广泛应用,电子图书、数码照片、音频视频等数字产品已逐渐成为人们生活娱乐的重要组成部分。

这些数字产品具有易传播性和易修改性,为维护数字产品生产方的利益需对其进行版权保护。

数字水印技术就是为解决这一问题而诞生出来的技术手段。

它是依据某种特定的算法,将签名、序列号等身份认证信息嵌入到数字产品中,并可将水印信息提取出来进行甄别鉴定,来达到作品产权保护的目的。

不可感知性和鲁棒性是评价数字水印技术的主要指标。

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本文是对数字音频水印系统进行研究和设计，通过学习数字音频水印技术特点，以直观的二值图像作为水印信息，结合人类听觉系统的特点，利用离散小波变换（DWT）的时频分析特性和多分辨率分析特性，给出了一种基于离散小波变换的数字音频水印算法。

首先对作为水印的二值图像进行降维操作后，再对原始音频信号进行三级离散小波变换，然后进行音频分段，接着选择离散小波变换细节高频分量作为嵌入点，然后再通过修改原始音频信号小波系数小数点后的奇偶性进行数据的嵌入。

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本课题是针对音频水印技术的相关操作,进行实用性软件产品开发的探索。

其研究成果对音频水印系统的推广有一定的积极意义。

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关键词：

数字音频水印；离散小波变换；LabVIEW

Abstract

Alongwiththerapiddevelopmentofscienceandtechnology,andthewideapplicationoftheInternetmultimediatechnology,digitalproductssuchase-books,digitalphotos,audioandvideohavegraduallybecomeanimportantpartofhuman'sliveandplay.Thesedigitalproductsareeasytomodifyandspread.Itisnecessarytoprotectthedigitalproductscopyrightinordertosafeguardtheproducers'benefit.酽锕极額閉镇桧猪訣锥。

Digitalwatermarkingtechnologyisaneffectivemeantosolvethisproblem.Itisbasedonsomeparticularalgorithmtoembedthesignature,serialnumberandotheridentityauthenticationinformationintodigitalproducts,andtoextractthewatermarkinformationforscreeningidentification,toachievethepurposeofprotectingthepropertyrightsofthework.Imperceptibilityandrobustnessarethemainfeaturesofthedigitalwatermark.彈贸摄尔霁毙攬砖卤庑。

Thispaperisaboutresearchanddesignofthedigitalaudiowatermarkingsystem，throughthestudyofthecharacteristicsofdigitalaudiowatermarking.Byusingthetwo-dimensionbinaryimageaswatermarkinginformationandintegratingtheHumanAuditorySystemandutilizingthespatiotemporalfrequencyandmulti-resolving-powercharacteristicofone-dimensiondiscretewavelettransform,aaudiodigitalwatermarkingalgorithmbasedonwavelettransformispresented.Firstshouldmakethebinaryimageasawatermarktoreducethedimensionoperations，andthenmaketheoriginalaudiosignalforthreediscretewavelettransform,thenselectthedetailsofthediscretewavelettransformhigh-frequencycomponentasanembeddedpoint.Andatlastbymodifyingthewaveletcoefficientsoftheparitytoembedthedata.謀荞抟箧飆鐸怼类蒋薔。

Thisissueisrelatedtotheoperationoftheaudiowatermarkingtechnology,andisanexplorationofdevelopingthepracticalapplicationofthesoftwareproduct.Resultsoftheresearchhasapositivesignificancetopromoteaudiowatermarkingsystemproduct.厦礴恳蹒骈時盡继價骚。

Keywords:

Audiodigitalwatermarking;DWT;LabVIEW茕桢广鳓鯡选块网羈泪。

数字音频水印系统的设计与实现

第1章绪论

1.1课题背景和意义

随着计算机网络和多媒体技术的迅速发展，人们在方便地获取信息和交流信息的同时，还需要能安全地存储和传输信息，防止非法用户和制造商进行非法复制和盗版，因此如何对数字化信息进行保护，有效地进行知识产权保护面临严峻的问题。

多媒体信息安全中传统的加密系统并不能很好地解决版权保护问题。

虽然经过加密后只有被授权持有解密密钥的人才可以存取数据，但是这样就无法向更多的人展示自己的作品；而且数据一旦被解密，就完全置于解密人的控制之下，可以随意地拷贝和传播，这就是数字媒体内容的超分布问题，它会给媒体内容的创作者或制造商造成巨大的损失，在一定程度上制约着数字多媒体的广泛应用。

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数字版权保护技术（DigitalRightsManagement，DRM）就是以一定的计算方法，实现对数字内容的保护，包括电子书、视频、音频、图片等数字内容。

数字水印技术作为一种崭新的信息安全技术，就是针对数字作品的版权保护而提出的。

它是将具有确定性和保密性的信息有意识地嵌入到数字作品中，并作为原始数据的一部分而保留在其中，而且不影响原始数字作品的使用价值。

即使在数字作品受到破坏或解密之后仍可用它来跟踪数据的复制和传播，用以证明数字作品的所有权，或作为鉴定盗版、侵权的证据，从而达到对数字作品的有效保护。

而数字音频水印技术就是基于数字音频作品的版权保护而提出来的。

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数字水印的基本原理就是将具有特定意义的标记，利用数字水印嵌入的方法隐藏在数字图像、声音、文档、图书、视频等数字产品中，用以证明创作者对其作品的所有权，并作为鉴定、起诉非法侵权的证据，同时通过对水印的检测和分析来保证数字信息的完整可靠性，从而成为知识产权保护和数字多媒体防伪的有效手段。

在实际应用中，一个完整的水印系统的设计必然包括水印的生成、嵌入和提取三部分。

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但近年来对视频图像水印的研究很多，而对数字音频水印很少有报道，这是由于与图像和视频相比，音频在每个时间间隔内的采样点数要少得多，也就意味着音频信号中可嵌入的信息量要比可视媒体少得多。

另外人类的听觉系统要比人类的视觉系统灵敏的多，听觉上的不可感知性实现起来要比视觉更困难。

虽然如此，数字音频水印仍有着重要的实用价值，比如军事领域对语音通讯隐秘性的要求，数字音频制品版权保护的问题等。

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1.2数字水印技术概述

1.2.1数字水印的定义

数字水印（DigitalWatermarking）是将一些标识信息（即数字水印）直接嵌入数字载体（包括多媒体、文档、软件等）当中，但不影响原载体的使用价值，也不容易被人的知觉系统（如视觉或听觉系统）觉察或注意到。

通过这些隐藏在载体中的信息，可以达到确认内容创建者、购买者、传送隐秘信息或者判断载体是否被篡改等目的。

数字水印是信息隐藏技术的一个重要研究方向。

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1.2.2数字水印的分类

数字水印的分类方法有很多种，因分类条件的不同可以有很多种分类方式，它们之间既有联系又有区别。

现列举最常见的分类方法包括以下几种：

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（1）从来源划分，独立于图象的水印：

是随机产生的也可以是事先给定的。

图象自适应的水印：

利用原始图象的特性生成的水印。

（2）按水印所依附的媒体划分，有文本水印、图像水印、音频水印、视频水印以及用于三维网格模型的网格水印等。

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（3）从含水印图象的抗攻击能力即鲁棒性划分：

脆弱水印：

对任何图象变换或处理都非常敏感。

半脆弱水印：

对某些特定的图象处理方法有鲁棒性而对其它的处理不具备鲁棒性。

鲁棒水印：

对常见的各种图象处理方法都具备鲁棒性。

（4）从水印检测是否需要原始图象参与划分，分为私有水印和公有水印。

私有水印的检测需要原始图象的参与；公有水印不需要原始图象的参与。

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（5）按水印外观（可感知性）划分，可以将数字水印划分为可见水印（可感知水印）和不可见水印（不可感知水印）。

目前，国内外学者的研究焦点都集中在不可见水印（对于音频来说是不可感知数字水印）技术方面。

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（6）按用途不同，划分为票证防伪水印、版权保护水印、篡改提示水印和隐蔽标识水印。

票证防伪水印是一类比较特殊的水印，主要用于打印票据和电子票据、各种证件的防伪。

一般来说，伪币的制造者不可能对票据图像进行过多的修改，所以，诸如尺度变换等信号编辑操作是不用考虑的。

但另一方面，人们必须考虑票据破损、图案模糊等情形，而且考虑到快速检测的要求，用于票证防伪的数字水印算法不能太复杂。

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版权标识水印是目前研究最多的一类数字水印。

数字作品既是商品又是知识作品，这种双重性决定了版权标识水印主要强调隐蔽性和鲁棒性，而对数据量的要求相对较小。

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篡改提示水印是一种脆弱水印，其目的是标识原文件信号的完整性和真实性。

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隐蔽标识水印的目的是将保密数据的重要标注隐藏起来，限制非法用户对保密数据的使用。

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1.2.3数字水印的基本特征

数字水印系统必须满足一些特定的条件才能使其在数字产品版权保护和完整性鉴定方面成为值得信赖的应用体系。

一个安全可靠的水印系统一般应满足如下要求：

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（1）隐蔽性

也称不可感知性，即对于不可见水印处理系统，水印嵌入算法不应产生可感知的数据修改，也就是水印在通常的视觉条件下应该是不可见的，水印的存在不会影响作品