音频文件大容量强鲁棒可逆信息隐藏技术研究

来源 :齐鲁工业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:archer007
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近年以来,信息处理传输技术的飞速发展使得多媒体文件的传输更加容易和便捷,尤其图像和音频的非法采集和修改逐渐成为受关注的问题。而随着数字化社会的推进,海量的音频数据在网络上传播,音频文件拥有可逆冗余空间大承载隐秘信息的能力强等优势特点,基于音频为载体的信息隐藏技术的发展也越来越成熟。最初秘密信息通常以比特流的形式嵌入到载体文件的LSB(最低有效位)上,载体音频的失真在感知上几乎可以忽略不计,而通过可逆信息隐藏(RDH)可以实现载体音频数据的零失真。通过RDH技术,可以将秘密信息无痕迹的嵌入到多媒体文件当中,接受方在完全提取嵌入的秘密信息后,可以完整的恢复原始多媒体文件,保障载体的一致性。当下,传统的水印方案尤其是基于音频为载体的可逆信息隐藏技术面临着众多的问题。如可逆信息隐藏误差预测与信息嵌入算法越来越复杂,计算代价越来越高;同时,在大多数情况下,随着有效载荷的增加,音频质量迅速下降。由于音频信号是一种典型的一维非平稳信号,其自相关函数和均值函数会随时间的变化而变化,信号具有缓变性的特征。在实际的处理过程中一般首先对音频信号进行逐段的分割,然后对分段对样本进行处理以达到更好的保护结果。本文的主要内容为:第一部分,提出一种基于一维直方图的音频文件可逆信息隐藏方案。针对于大部分的可逆信息隐藏算法只针对于单声道音频文件,对于具有双声道的立体声音频文件很少涉及。考虑到音频左右声道波形相互关联的特性,该算法在对单个声道进行信息嵌入的时候,利用左右声道波形和梯度变换相似的特点,参考另一声道的预测误差进行信息的嵌入,降低了预测误差幅度。第二部分,提出一种基于二维直方图分布的音频文件可逆信息隐藏算法。基于音频文件单声道音频点之间的时间相关性和双声道之间的空间相性,构建陡峭分布的二维预测误差直方图。根据预测误差二维直方图的分布特性自适应嵌入敏感信息,在提高嵌入容量的同时降低载体音频文件失真。第三部分,提出一种基于码分多址(CDMA)的音频文件大容量可逆信息隐藏方法。针对基于音频文件的RDH算法有效载荷嵌入容量小,安全性不高的问题,将可逆信息隐藏技术与码分多址技术相结合,利用扩展序列承载隐秘信息嵌入到载体音频中,不但可以保障所嵌入信息的无损提取,而且能够完全的恢复原始音频信号;同时,基于嵌入向量的正交特性,不同嵌入向量中的大部分元素相互抵消,使得本算法在大容量信息嵌入情况下可取得更高的音频保真能力。
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