语音信号的数字水印技术

DONGFANG COLLEGE，FUJIAN AGRICULTURE AND FORESTRY UNIVERSITY

课程名称：语音信号的数字水印技术

系别：计算机系

年级专业：10级电子信息工程二班

学号：1050302098

姓名：曾喜德

任课教师：罗志聪成绩：

2013 年月日

目录

一. 作品简介 (3)

二. 设计思想 (3)

三. 设计技术和方法 (5)

四. 课程设计总结 (9)

五. 设计体会和感想 (9)

六. 参考文献 (10)

一、作品简介

随着因特网在各个应用领域的蔓延，多媒体数字作品（图像、视频、音频等）纷纷以网络形式发表，这些作品的版权保护就成为一个迫切而又比较困难的问题。现在的版权保护系统可以采用密码认证技术，但是传统的加密方式对多媒体信息的保护有一定的局限性，不能够完全保证信息的安全性。一旦密码被破解，多媒体信息就可以被任意复制、篡改，并且在法庭上很难取证。数字水印（digital watermarking)是解决这一问题的有效办法。

在保密数据传递等应用中，有时采用将一句话或一段文字或一段音乐蕴藏在另一段音乐中，然后利用专门的算法来提取所传的信息，这种方法也称为数字水印技术。这种方法的好处是信息隐藏在极为平常的声音或其它媒介中，不易被察觉。

数字水印技术可以做为加密技术的补充，增强对多媒体信息的版权保护。为有效保护知识产权，人们发明了一种将公司标识、特定数字等放人多媒体信息中的方法，以此来标识公司信息或者媒体所有权等信息，这一技术就是信息隐藏技术中的一个分支——数字水印技术（但对于数字水印系统来说，隐藏信息的丢失，意味着版权信息的丢失，从而失去了版权保护的功能，因此，这样的系统是失败的）。

此次的课程设计利用一种基于LSB的数字图像水印算法，最后利用MATLAB 对这一算法进行了实现。

1、对水印图像进行编码置乱（可采用伪随机码，提高水印图像的隐蔽性）；

2、对图像进行子图像分解（如8*8），对子块分别进行DCT变换；

对DCT系数按照zig-zag排序进行排列，选择一中频系数，对该中频系数相邻的系数进行水印嵌入

二、设计思想

数字水印技术通过一定的算法将一些标志性信息直接嵌入到多媒体内容当中，但不影响原内容的价值和使用，并且不能被人的感知系统觉察和注意到。与传统的加密技术不同，数字水印技术并不能阻止盗版活动的发生，但可以判别对象是否受到保护，监视被保护数据的传播，鉴别真伪，解决版权纠纷并为法庭提供证据。

数字水印嵌入过程中，通过密钥可以提高数字水印的隐蔽性、抗攻击性，并非必须的输入。根据不同的用途，嵌入的水印有些是需要还原的，而有些则需要验证水印的存在性，前者需要数字水印的提取算法，而后者需要数字水印的检测算法，根据具体的水印算法，嵌入或提取的过程可能有所不同。

数字水印技术可以从不同的角度进行分类，因此有多种分类方法。此次的课程设计选用的是LSB法。

LSB算法是典型的空间域数据隐藏方法。LF。turner与R.GvanSchyndel等先后利用此方法将特定的标记隐藏于数字音频和数字图像内。这样，把整个图像分解为8个位平面，从LSB（最低有效位0）到MSB（最高有效为7）。从位平面分布来看，随着位平面从低位到高位，位平面的图像特征逐渐变得复杂，细节不断的增加。由于低位所代表的能量很少，改变低位对图像的质量没有太大影响。LSB方法正是利用这一点在图像低位隐藏水印信息。

首先，需要考虑嵌入的数字水印的数据量，如果嵌入最低的1位，则可以嵌入的信息量是原始图像信息量的1／8，如果适用最低两位则可以嵌入的信息量是1／4，以此类推。适用的最低位越多，嵌入的数字水印的信息量越大，同时对图像的视觉效果影响也越大。然后，适当调整数字水印图像的大小和比特位数，以适应数字水印图像数据量的要求。最后，对原始音频中要使用的最低位置0，再将数字水印数据放人原始音频的最低位即可。

三、设计技术和方法

（写出设计过程的关键代码和实验结果，并对每一步实验结果进行分析和评价）

1

2 3

4

5 GUI

四、课程设计总结

LSB算法可以用来实现音频数字水印的嵌入，将水印信息嵌入至载体信息中，并可以利用相关算法将其提取出来。

数字水印（Digital Watermarking）技术是将一些标识信息(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。

相对来说，LSB的脆弱性使得这种算法经不起对媒体的处理，对媒体进行裁剪，缩放，旋转，压缩的变换后水印信息受到较大损坏。这是它的最大缺点。

目前，水印技术还是处在发展阶段，没有统一的国际标准，缺乏完善的软件系统，但数字水印技术作为信息加密的分支，在知识产权保护方面有着广泛的前景的应用前景。LSB数字水印算法作为最早提出的水印算法，特点是原理简单，容易实现，掌握这种算法对于以后深入研究学习数字水印技术有很大帮助。

五、设计体会和感想

课程设计的过程中遇到了很多困难，尤其是对已经学过的数字信号处理内容的生疏，以及经验的不足。

我觉得matlab确实是相当重要的一个软件，从最初学习信号与系统的时候，知道过入门的一些知识，但是我们关于matlab的操作始终都是一知半解，而在课程设计的过程中，学习使用matlab也成为难点之一。对matlab语法的系统学习，对GUI界面设计的学习，对于我来说受益颇丰

总结上面的一些体会，我觉得这个学期我们做了很多的课程设计，不管是在动手能力上，还是在促进理解原本的理论知识上都有很大的意义。在2周的设计过程中，我发现了许多的问题，有设计是出现的许多问题喝自己平时的问题，再设计的过程中有许多我们平时都不太重视的东西，也有很多的难题，再这2周里