随着4G通信网络的开放和移动终端设备的智能化,移动互联网已经进入了突破性发展阶段。智能手机、掌上电脑等各种智能终端已经成为面向家庭满足消费需求,提供社会资讯、生活娱乐等综合服务的热点。一些广播电视节目利用音频水印相关知识在音频文件里嵌入网址等信息(水印)来实现与观众的互动也越来越受到大众的欢迎。本文将重点研究在移动互联网中音频水印技术的应用。扩频水印是音频水印算法的研究热点,广泛应用于数字版权保护等领域。然而,在解码过程中载体音频信号会成为影响水印提取的干扰因素,增大了水印检测的误码率,这是该技术的一大缺点。同时,传统扩频水印技术虽然已经具备了较强的鲁棒性,但是移动互联网应用中终端设备的移动、环境噪声等各种特定情境下的干扰因素使得水印检测的误码率难以降低,算法的鲁棒性仍需进一步加强。本文工作就是研究如何在确保音频感知透明性的前提下,有效减小水印检测统计量的方差,降低载体音频信号对水印的干扰影响,同时进一步提高水印算法的鲁棒性以及抵抗在移动互联网这种特定情境下的各种不利影响的能力,进而降低水印检测的误码率。首先,本文对载体音频信号的方差与水印检测的错误率进行了研究。传统扩频水印算法中,载体信号的方差会对水印检测的错误率产生影响:载体信号的方差越小,水印检测的误码率越小。因此,本文在传统扩频水印技术的基础上提出了一种交叉扩频水印算法,利用音频信号高度相关的相邻点来嵌入水印信息从而有效的减小了水印检测的方差,提高了水印检测的准确率。该算法首先进行了预处理操作,包括选择水印嵌入区域及分析合成窗框架:选择适当的嵌入位置可以避免将水印信息添加到音频信号的静音区或含有预回声的区域;分析窗技术可以防止音频信号相邻区域做离散傅立叶变换后发生的突变。在水印嵌入模块,首先将时域音频信号分帧后转换成频域信号,然后将信号分成交叉帧(奇数帧和偶数帧),基于传统加性扩频水印算法对音频信号的奇偶帧分别进行正负水印比特的嵌入,最后将嵌入水印信息后的奇偶音频帧合成一帧音频信号;水印检测模块,将接收到的信号同样分成奇偶交叉帧后分别进行相关检测,然后将得到的奇偶决策统计量做差后得到最终的决策统计量,以此进行水印信息方便实时的提取。其次,为降低载体音频信号对水印信息的干扰,进一步提高水印系统的鲁棒性以及抗噪能力,降低水印检测的错误率,本文在基本的交叉扩频水印算法的基础之上,提出了改进的交叉扩频水印算法。改进算法的原理是通过利用原始音频信号的编码知识来调整添加的水印信息能量,以此补偿载体信号对水印信息造成的干扰进而提升水印系统的性能。本文给出了算法的水印检测错误率以及噪声抵抗能力的理论分析。分析结果表明,改进的交叉扩频水印算法在水印检测错误率和抵抗噪声干扰度方面更具优越性。最后,本文进行了一系列实验对所提算法的感知透明性以及鲁棒性进行了测试。音频质量的主客观测试实验证明了本文提出的水印算法具备较好的感知透明性。鲁棒性测试结果表明新算法能够在有效抵抗各种常见的信号攻击后成功提取出嵌入到音频文件里的水印信息。除了常见的信号处理操作以外,本文还通过adobe audition软件对音频文件进行了重量化、重采样攻击以及MP3有损压缩处理和高斯白噪声攻击,并且在装有空调的房间里收集了一段背景噪声进行算法的鲁棒性测试。实验结果表明,在以上噪声背景以及存在攻击的情况下,相较于传统扩频水印算法,交叉扩频水印算法的水印检测错误率在多数情况下降低了 1%左右,而改进的交叉扩频水印算法在多数情况下实现了水印信息的0错误率提取。因此,本文算法不仅对多种攻击处理具备较强的鲁棒性,还可以抵抗环境背景噪音对水印检测造成的影响。