基于分段混沌系统的MP3数字版权保护技术

关键词 ： ３ ＭＰ ；版权保 护 ； 混沌 ； 水印 ； ＷＴ； Ｃ Ｄ Ｄ Ｔ 中图分类号 ： ９ ＴＮ １ 文 献标识码 ： Ａ 文章编号 ：０ ７ ２ ４ ２ １ ） １ ０ １ —０ １０ —３ ６ （０ ０ ０ — ０ ８ ５
域低频系 数 自适 应 数字 音 频水 印算法 ， 用 混沌 序 利
引言
随着信息和网络技术 的飞速发展 和 日 益普及 ， 使得数字视频和音频等数字多媒体技术与人们的生 活越来越紧密 ， 多艺术创作都以数字多媒体的形 许 式进行存储、 输和发布 ， ３ 传 ＭＰ 音频文件就是一种 目前被广泛采用的数字多媒体格式。由于互联网的 开放性 ， 网络中存储和传输的文件极易被非法拷贝、 伪造或篡改， 使得数字艺术作 品的相关权益更容易 受到损害， 因此 ， 基于数字多媒体版权保护的数字水 印技术已经成为信息安全领域的一个研究热点 。 近年来 ， 混沌理论的应用研究 已经越来越受到 人们 的重 视 ［ 卜 。混 沌 现 象 是 非 线 性 系 统 的一 种 内在类似随机过程的表现 ， 混沌系统产生的混沌信 号具有类似噪声、 结构复杂以及对初始条件极端敏 感的特性。因此 ， 利用它可以得到具有很好 的健壮 性和安全性的数字水印算法。文［ ］ ３ 给出了一种基 于 Ｌ ｇ ｔ 混沌系统 的数字水 印算法 ， ｏ ｉｉ ｓｃ 描述了一种 基于混沌理论和奇异值分解的零水印方案 ， 有较 具
第１ 期
程叶霞， 基于分段递沌 堕的 １ 墼主墼壑堡 塾查 等：
：
：
１ 数字水印的嵌入
本文充分结合了 ＭＰ 数据 的压缩特点及 听觉 ３ 掩蔽特性 ， 通过原始音频 的 自适应分段 ， 在此基础
上， 对音频段数 据进行 Ｄ ＷＴ和 Ｄ 变换， 动态选 取量化步长 ， 将二值水印图像采用量化方法嵌入到
列对水 印加密 ， 将原 始音频 信号分段 ， 再 对每段 音频
信号进行小波变换 ， 嵌入强度 由每段低频 系数与低
频系数最大值的比值 自适应 的选取， 最后将水印嵌
入到各段的低频部分， 该算法的安全性 和效率还有 待改进 。
本文 提出 了一 种可 以有 效 抵抗 ＭＰ ３压缩 的数
字音频水 印嵌入算法。为了提高水 印系统 的安全
２１ ０ ０年 １月
西
安
邮
电
学
院
学
报
Ｊｎ ２ １ ａ ． ００
第 １ 卷 第１ ５ 期
Ｊ Ｕ Ｎ ＬＯ Ｉ ＮＵ ＩＥ ＳＴ ＦＰ Ｓ ＳＡ ＤＴ Ｌ Ｏ ＭＭＵ ＩＡ ＩＮ Ｏ Ｒ Ａ ＦＸ ’ Ａ Ｎ Ｖ Ｒ ＩＹＯ Ｏ Ｔ Ｎ Ｅ Ｅ Ｄ ＮＣ ＴＯ Ｓ
ｖ １ ５Ｎ ． ｏ． ｏ１ １
性， 本文 结合混沌 理论 和一种分 段非线性 混沌 系统 ，
将包含版权信息和密钥 的二值 图像作为水印数据 ， 设计了一种利用混沌序列将水印数据加密后嵌入到 原始音频信号混合域中的数字水印嵌入算法。该算 法充分结合了 ＭＰ ３数据 的编码特点及 听觉掩蔽特 性， 通过 原始音频 的 自适 应 分段 ， 在此 基 础上 ， 音 对 频段数据进行 Ｄ ＷＴ和 Ｄ Ｆ Ｃ 变换 ， 动态选取量化步
１ １ 预处 理过程 ． １ １ １ 二值 图像 水 印的混沌加 密 ． ．
音频数据内。同时为 了提高水 印系统的安全性， 结
合混沌理论和一种分段非线性混沌系统 ， 设计 了一 种利用混沌序列将水印数据加密后嵌入到原始音频
信号混合域中的数字水印嵌入算法。图 １ 为盲水印
嵌 人 流程 图。
本 文采用 分段 的 Ｌ ｇｓｉ ｏ ｉ ｃ映射序 列 产 生 的混 沌 ｔ
印算法。为 了提 高数字水印的安全性 ， 将混沌理论引入到音频 水印的研 究 中， 包含 版权信 息和 密钥 的二值 图像 将 作为水印数据 ， 利用混沌序列将其加密后嵌入到原始音频 的频域信 号 中。提 取水 印时不需要原始 的音 频信 号 ， 实
现 了水印的盲提取。提 出的数字水印方案 包 的版权信 息量大， 含 而且 对水印信 息具有双重安全性 。实验表 明 ， 水 印有很 强的鲁棒性和安全性。
考虑到小波变换域的近似分量能够有效抵御各种干 扰， 选择 Ｈ级小波变换的近似分量Ａ（） 进行 Ｄ Ｔ Ｈ Ｃ
变换及嵌入水印。
（） ４ 水印信号量化嵌入。 采用量化策略 ， 将水印 信息嵌入到 Ｄ 域的低中频部分 ， （ 即量化调制前 Ｎ 个 Ｄ 系数 （ Ｎ为二值水印图像的宽度）根据近似 。 分量能量动态调整音频数据段量化步长， 即为每个 音频数据段 自 适应确定一个量化步长。 （） ５ 对嵌入水印后的音频数据段进行逆 Ｄ Ｔ Ｃ 和 Ｈ级逆 Ｄ ＷＴ变换 ， 生成隐藏水印的语音信号 。
长， 将二值水印图像采用量化方法嵌入 到音频数据 内。数字水印的提取过程无需原始音频信号 的参
与， 实现了水印的盲提取。由于水印的嵌入过程中 加入了图像预处理环节 ， 所以提 出的水 印嵌入和提 取算法具有双重 的安全性。通过实验仿真， 明了 证 本文方法具有较好 的鲁棒性和安全性。
Hale Waihona Puke 好的安全性和鲁棒性。文 ［ ］ ４ 设计 了一种基于小波
基 于分段 混沌 系统 的 ＭＰ ３数 字版 权保 护技术
程 叶霞 ， 张雪锋
（ 西安邮电学院 通信与信 息工程学院， 陕西 西安 ７ ０２ ） １１ １
摘要 ： 结合 ＭＰ ３压缩攻击特 点与 听觉 隐蔽特性 ， 出 了一种 用于 ＭＰ 提 ３数字版权保 护的 Ｄ ＷＴ和 Ｄ ｒ混合域盲 水 Ｃ
收稿 日期 ：０ ９—１ —２ ２０ ０ ９
基金项 目： 陕西省 自然科学研究 计划项 目（ＪＳ ２ ） ＳＯ Ｆ ４
作者简 介 ： 程叶霞（９７ ）女 ， １８ 一 ， 安徽黄山人 ， 邮电学院通信与信息工程学 院硕士研究生 ； 西安
张雪锋（９ ５ ， ， １ ７ ～）男 陕西西安人 ， 西安邮电学院通信与信息工程学 院副教授 。