一种基于SVD的DCT域音频水印算法
第２４卷第８期 Ｖ０１．２４ Ｎｏ．８ 重庆理工大学学报（自然科学） Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｃｈｏｎｇｑｉｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ（Ｎａｔｕｒａｌ Ｓｃｉｅｎｃｅ） ２０１０年８月 Ａｕｇ．２０１０
一种基于ＳＶＤ的ＤＣＴ域音频水印算法
暴晋飞，柏森，尤春艳，柏玉保
（重庆通信学院，重庆４０００３５）
摘 要：提出了一种基于ＳＶＤ的音频水印算法。对载体音频进行分段ＤＣＴ变换，根据人耳
听觉的频率掩蔽效应，选择出人耳听觉容差最大的ＤＣ直流系数。利用奇异特征值良好的稳定
性，通过改变ＳＶＤ奇异特征来值嵌入水印。实验结果表明，嵌入水印后的音频文件不仅具有良
好的不可感知性，而且对诸如加噪、低通滤波、重采样、回声和Ｍｐ３压缩等具有很强的鲁棒性，
算法的鲁棒性和不可感知性达到了平衡。
关键词：音频水印；ＤＣＴ；ＳＶＤ；鲁棒性
中图分类号：ＴＰ３９１ 文献标识码：Ａ 文章编号：１６７４—８４２５（２０１０）０８—００９１—０６
Ａｕｄｉｏ Ｗａｔｅｒｍａｒｋｉｎｇ Ａｌｇｏｒｉｔｈｍ Ｂａｓｅｄ ｏｎ ＳＶＤ ｉｎ ＤＣＴ Ｄｏｍａｉｎ
ＢＡＯ Ｊｉｎ—ｆｅｉ，ＢＡＩ Ｓｅｎ，ＹＯＵ Ｃｈｕｎ－ｙａｎ，ＢＡＩ Ｙｕ－ｂａｏ
（Ｃｈｏｎｇｑｉｎｇ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ，Ｃｈｏｎｇｑｉｎｇ ４０００３５，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａ ｎｏｖｅｌ ａｕｄｉｏ ｗａｔｅｒｒｍａｒｋｉｎｇ ａｌｇｏｒｉｔｈｍ ｂａｓｅｄ ｏｎ ＳＶＤ ｉｓ ｐｒｏｐｏｓｅｄ．Ｆｉｒｓｔ ｔｈｅ ｈｏｓｔ ａｕｄｉｏ ｉｓ
ｄｉｖｉｄｅｄ ｉｎｔｏ ｓｅｖｅｒａｌ ｓｅｇｍｅｎｔｓ ｗｈｉｃｈ ａｒｅ ｓｉｍｕｌｔａｎｅｏｕｓｌｙ ｃｏｎｖｅｎｅｄ ｔｏ ＤＣＴ ｄｏｍａｉｎ，ｔｈｅｎ ｔｈｅ ＤＣ ｃｏｅｆｆｉ－
ｃｉｅｎｔｓ ｗｈｉｃｈ ｉｓ ｉｎｓｅｎｓｉｔｉｖｉｔｙ ｔｏ ｔｈｅ ｈｕｍａｎ ｅａｒ ｈｅａｔｉｎｇ ａｎｄ ｈａｓ ｔｈｅ ｂｉｇｇｅｓｔ ｈｅａｒｉｎｇ ｍａｒｇｉｎ ａｒｅ ｓｅｌｅｃｔｅｄ．
Ｂａｓｅｄ ｏｎ ｔｈｅ ｓｔａｂｉｌｉｔｙ ｏｆ ＳＶＤ，ｔｈｅ ｗａｔｅｒｍａｒｋ ｉｓ ｅｍｂｅｄｄｅｄ ｂｙ ｃｈａｎｇｉｎｇ ＳＶＤ．Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｗａｔｅｒｍａｒｋｅｄ ａｕｄｉｏ ｈａｓ ｇｏｏｄ ｉｍｐｅｒｃｅｐｔｉｂｉｌｉｔｙ ａｎｄ ｉｓ ｒｏｂｕｓｔ ａｇａｉｎｓｔ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｋｉｎｄｓ ｏｆ ａｔ－
ｔａｃｋｓ，ｓｕｃｈ ａｓ ｎｏｉｓｅ ａｄｄｉｎｇ，ｌｏｗ—ｐａｓｓ ｆｉｌｔｅｒｉｎｇ，ｒｅ—ｓａｍｐｌｉｎｇ，ｅｃｈｏ ａｎｄ Ｍｐ３ ｃｏｍｐｒｅｓｓｉｏｎ．Ｔｈｅ ｒｏｂｕｓｔ－
ｎｅｓｓ ａｎｄ ｔｈｅ ｉｍｐｅｒｃｅｐｔｉｂｉｌｉｔｙ ｏｆ ｗａｔｅｒｍａｒｋｅｄ ａｕｄｉｏ ｒｅａｃｈ ａ ｇｏｏｄ ｂａｌａｎｃｅ．
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ａｕｄｉｏ ｗａｔｅｒｍａｒｋｉｎｇ；ＤＣＴ；ＳＶＤ；ｒｏｂｕｓｔｎｅｓｓ；
随着通信技术和网络多媒体技术的飞速发
展，数字音频已经相当普及，对音频文件的版权保
护也显得越来越重要。通过在音频载体中嵌入水 印，可以实现盗版确认、使用跟踪等功能，因此，音
频水印受到越来越多的重视。经过十几年的发
展，音频水印取得了很大的进步，出现了许多有代
收稿日期：２０１０—０２—１５ 基金项目：重庆市自然科学基金资助项目（ＣＳＴＣ，２００８ＢＢ２２９６） 作者简介：暴晋飞（１９８３一），男，硕士研究生，主要从事语音信息隐藏和数字音频水印研究。
重庆理工大学学报
表性的算法。这些算法基本可以分为２类：时域
算法和变换域算法。时域算法的主要代表有ＬＳＢ
算法…和回声隐藏算法 Ｊ。ＬＳＢ算法实现简单，容
量较大，但其鲁棒性差。也有一些算法具有很好 的鲁棒性，如时域能量算法 ］、时域编码算法｜４］、
采样点倒置算法 等。变换域算法比较多，代表
性的有通过改变ＤＦＴ［ 、ＤＣＴ［ 、小波变换 “］
等变换域的系数来嵌入水印的算法。
ＤＣＴ域水印算法计算量比较小，受到学界越
来越多的重视。为使嵌入水印的音频在不可感知 性与鲁棒性之间取得较好的平衡，文献［８］通过
ＤＣＴ噪声信号模型，定义ＤＣＴ系数的噪声敏感
度，建立水印嵌入位置和嵌入水印后的音频信号
的听觉感知性之间的关系，根据音频水印的不可
感知性的要求选择最优的嵌入系数，然后通过调
节水印强度来满足鲁棒性的要求，从而保证了音
频水印的不可感知性和鲁棒性。文献［９］根据
ＤＣＴ的能量特性，将音频文件的ＤＣＴ系数进行分
块，用每一块能量特性系数构造水印嵌入的强度
因子，自适应地改变ＤＣＴ系数来嵌入水印。文献
［１０］借助于卷积码的编、解码思想，利用扩频技术
自适应地改变ＤＣＴ中低频段系数嵌入水印，并采
用Ｖｉｔｅｒｂｉ软判决的盲检水印提取方案，提高了水
印检测精度。分析发现，大部分ＤＣＴ域的音频水
印算法是通过修改ＤＣＴ低频或中频系数来实现
的，这样的算法有一定的鲁棒的，并且不可感知性 比较好。为了进一步提高水印的鲁棒性，并保持
鲁棒性和不可感知性之间的平衡，文献［１１］根据
人耳听觉掩蔽效应分析了ＤＣＴ域各系数的听觉容
差，选择听觉容差最大的直流系数作为水印嵌入
位置，通过修改直流系数值来嵌入水印，具有较强
的鲁棒性。但该方法对ＤＣ直流系数改变较大，即
对原始音频改变较大，从而影响其不可感知性。
本文根据ＤＣＴ域直流系数具有较大听觉容差
的特点，结合ＳＶＤ奇异特征值的稳定性，通过改变
奇异特征值的方法来嵌入水印信息。通过该算法
嵌入水印信息对原始音频的改变较小，且具有很
好的鲁棒性，在鲁棒性和不可感知性之间达到了 很好的平衡。实验结果表明，水印音频在不可感
知性和鲁棒性方面都达到了比较好的效果。
１ 嵌入系数的选取及同步策略
１．１奇异值分解理论
奇异值分解（ｓｉｇｕｌａｒ ｖａｌｕｅ ｄｅｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ）是一 种特殊的矩阵变换。奇异值定义如下ｎ ：设Ａ∈
Ｒ ，由于ｎ×／２矩阵 是半正定的，其特征值
的非负平方根称为 的奇异值，记作Ａ。≥Ａ ≥…
≥Ａ ＞１０，并用Ａ（Ａ）表示 的奇异值全体：
Ａ（Ａ）兰｛Ａ≥０；ＡＴＡｘ＝Ａ ， ∈Ｒ， ≠０）
（１）
定义矩阵Ａ∈Ｒ ，其中Ｒ表示实数域，则矩 阵 的奇异值可以定义为 Ａ：ＵＳｖＴ＝［ｕ】，Ｍ２，…， ］・
Ａ１
其中：Ｕ＝［ｕ１，ｕ２，…，“ ］∈Ｒ～ 和Ｖ＝［ １， ２，…，
］∈Ｒ 是正交矩阵， ， 分别称为Ａ的左，右
奇异列向量；Ｓ Ｅ Ｒ 是对角矩阵，对角线上的元
素满足Ａ１≥Ａ２≥…≥Ａ，＞Ａ ｒ＋１＝…＝Ａ ＝０；ｒ是Ａ 的秩。Ａ 是由该分解唯一确定，叫做Ａ的奇异值，
它是 特征值的平方根。矩阵 的分解式（２） 称作 的奇异值分解。将式（２）用向量外积的形
式表示为
Ａ＝∑．２ｔ ‘＝
ｌＡ１ １ Ｔ＋ ２Ａ２ ２Ｔ＋… ＋ Ａ， ，Ｔ： Ａ１ １ Ｉ Ｔ＋ ２ ２ ２Ｔ＋… ＋Ａ， ， Ｔ （３）
奇异值分解定理：设Ａ∈Ｒ 的秩为ｒ，则存
在酉矩阵Ｕ∈Ｒ～ 和酉矩阵Ｖ∈Ｒ～ ，使得
＝∑ ㈩
式（４）中∑，＝ｄｉａｇ（Ａ ，…，Ａ，），其中：Ａ，≥
Ａ ≥…≥Ａ 是Ａ的全部非零奇异值；０ ，０ ，０ 分 暴晋飞，等：一种基于ＳＶＤ的ＤＣＴ域音频水印算法 ９３
另０是（ｍ—ｒ）×（凡一ｒ），（，ｎ—ｒ）ｘ ｒ，ｒ ｘ（ —ｒ）的零
矩阵。 矩阵的奇异值分解是一种将矩阵对角化的正
交变换，矩阵的奇异值作为矩阵的一中有效特征， 具有３个优良的特性：①奇异值所表现的是矩阵
的固有特性；②奇异值具有非常好的稳定性，当矩
阵中的元素发生小的变化时，奇异值的变化很小；
③在矩阵做奇异值分解得到的奇异值序列中，第
１个奇异值比其他奇异值大很多，对矩阵的作用也
最重要。 １．２特征值系数的选取
本文根据人耳听觉的掩蔽效应，选择了ＤＣＴ 系数中容差最大的ＤＣ直流系数构成矩阵，以满足
算法的不可感知性。为了提高算法的鲁棒性，在
选取嵌人系数时要考虑：一方面，选取嵌入水印的 系数的改变要对原矩阵元素值的改变较大；另一
方面，矩阵中的元素发生小的变化，对所选系数的
影响要小。 设式（２）中：
则有： Ａ＝
Ｕ＝
Ｓ＝
Ｖ＝ ０ｌ，１ ０，１，２ 口２，１ ａ２，２
ａ３，１ ａ３，２ ｔＺ４，１ Ｃ／，４，２
Ｕ１，１ Ｕ１，２
Ｕ２，１ ／／＇２，２ １１＂３，１ １，ｂ３，２ ／Ｚ４．１ Ｍ４．２
Ａ１ ０
０ Ａ２
０ ０
０ ０ ０ ０
０ ０
Ａ ３ ０
０ Ａ 。２，１ Ｕ２，１／￣１ｖ１．１＋Ｕ２，２￣２／）１．２＋ ２，３Ａ３ １，３＋Ｕ２，４／￣４ｖ１．４
，４ Ｕ４，１Ａ１ ４．１＋Ｕ４，２Ａ２ ４，２＋Ｕ４，３｝［３ｖ４。３＋Ｕ４，４／￣４ｖ４．４ （５）
由式（５）可以看出，Ａ中的每一个系数都是Ａ
（ｉ：１，２，３，４）的函数，又Ａ ≥Ａ２≥Ａ ３≥Ａ４≥０，且 Ａ．≥Ａ ；ｉ＝２，３，４，所以Ａ 的改变对原矩阵系数影
响最大，因此选取Ａ 作为嵌入水印的系数。
利用以上结论，结合听觉容差与鲁棒性的关
系，本文选择直流系数矩阵的第一个奇异特征值 作为水印嵌入位置。这样将会使水印的鲁棒性和
不可感知性达到非常好的平衡。
１．３ 同步策略 引入同步机制来确定秘密信息嵌入的位置，
从而确保秘密信息的正确提取。同步方案设计是
利用文献［１３］的算法原理，将一段随机序列嵌入
语音信息小波变换后低频系数的起始位置，提取 秘密信息时首先用相关检测找到秘密信息嵌人的
起始位置，然后再对应的提取秘密信息。本文选
用ｍ序列作为同步的伪随机序列。因为ｍ序列
容易产生，规律性强，有许多优良的特性（如周期 性、自相关性等），且在扩频通信中有广泛的应用。
２水印算法
本文选择直流系数矩阵的奇异特征值嵌入水
印。由于在一些信号处理（如Ｍｐ３压缩）中会出
现原始音频序列长度和处理后的音频序列长度不
等的情况，因此有必要引入同步机制，进一步保证
水印的正确提取。同步方案设计是根据文献［１３］ 的算法，利用嵌入水印的起始位置之前的若干个
点，在小波域嵌入一段序列（随机序列或ｍ序
列）。本文选择嵌入一段ｍ序列。提取水印时首
先用相关检测的方法找到水印嵌入的起始位置，
然后再进行水印的提取。 ４ ４ １ ２ ４ ４ 、＾ 几 』 ４ ＋ ＋ ３ ３ ｌ ２ １ ３ 几、＾ １Ｊ ３ ＋ ＋ ２ ２ ｌ ２ ２ ２ 、＾、几 ２ ２ Ｕ ＋ ＋ ｌ ２ 、＾、几 ＝ ＝ １ ２ ｌ ｌ ● ０ ０ ¨ ３ ３ ３ ３ ３ ３ ３ ３ｍ ｍ ｍ
咖 ｍ 咖
基于DCT与SVD相结合的图像水印新算法
基于DCT与SVD相结合的图像水印新算法
吕东岳;徐贵力;李开宇;田裕鹏
【期刊名称】《电子科技》
【年(卷),期】2011(024)005
【摘 要】基于奇异值分解的水印算法中,利用正交矩阵实现水印的嵌入保证了水印的不可替换性.但在修改正交矩阵时,如果不保持矩阵的正交性,就会对提取出水印的正确率产生影响.为了解决这一问题,提出了一种基于二维离散余弦变换与奇异值分解相结合的数字图像水印新算法.在水印嵌入时,对图像子块的DCT系数矩阵进行SVD分解,利用三角函数的正交性修改得到的正交矩阵实现水印的嵌入.实验表明,与现有利用奇异值正交矩阵的方法相比,由于在嵌入水印时保持了矩阵的正交性,从而使其抵抗JPEG与椒盐噪声攻击能力更强,提取水印的正确率更高.
【总页数】4页(P112-115)
【作 者】吕东岳;徐贵力;李开宇;田裕鹏
【作者单位】南京航空航天大学自动化学院,江苏,南京,210016;南京航空航天大学自动化学院,江苏,南京,210016;南京航空航天大学自动化学院,江苏,南京,210016;南京航空航天大学自动化学院,江苏,南京,210016
【正文语种】中 文
【中图分类】TP391
【相关文献】 1.一种DCT与SVD相结合的数字图像水印算法 [J], 伍新志;蒙彪
2.基于DCT-SVD的抗几何攻击图像水印算法 [J], 邱丽红;张丽艳;李笑;战善杰
3.基于3D-DCT和SVD的鲁棒彩色图像水印算法 [J], 熊祥光;韦立;谢刚
4.基于DCT-SVD和预处理的图像水印算法 [J], 蔡霞;蒋明峰
5.基于SVD和分块DCT的半脆弱图像水印算法 [J], 陈韶钰;王新伟;;
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基于NSCT-DCT-DWT-SVD联合数字水印算法
基于NSCT-DCT-DWT-SVD联合数字水印算法
展虎;毛力
【摘 要】针对现有已提出的相关数字水印算法在不同攻击下存在的问题,提出一种将非下采样Contourlet 变换NSCT(Non-subsampled Contourlet Transform)和DCT-DWT-SVD联合的数字水印算法.该算法将原始的宿主图像进行非下采样Contourlet变换得到与原始图像大小相同的低频子带,将低频子带进行离散小波变换分解,并对小波分解的低频部分与Arnold变换后的水印进行离散余弦变换.将变换得到的新区域与变换后的水印信息图像进行奇异值分解,将两者分解得到的奇异值矩阵相结合,作为最终的水印嵌入主成分.实验结果表明,该算法可以有效地抵抗JEPG压缩﹑椒盐噪声﹑泊松噪声﹑滤波等不同类型的攻击,在确保水印不可见性的同时具有较高的原始图像保真性.%A digital watermarking algorithm based on
joint Non-subsampled Contourlet Transform(NSCT)and DCT-DWT-SVD is
proposed for solving the problem of attacks toward the existing digital
watermarking algorithms.The algorithm performs the Non-subsampled
Contourlet Transform(NSCT)on the original host image to obtain the low
frequency sub-band with the same size as that of the original
image.Decompose the low-frequency sub-band by using Discrete Wavelet
一种基于DCT变换的数字音频水印算法
一种基于DCT变换的数字音频水印算法
许焱平;和平安
【期刊名称】《福建电脑》
【年(卷),期】2005(000)007
【摘 要】本文提出了一种在音频作品里面加入稳健水印算法.该算法用随机信号发生器产生随机序列;接着用一定的策略对随机序列嵌入位置进行调整;后把其作为水印在音频作品信号的DCT域添加.实验结果表明;在同一音频作品里面以这样的方式加入水印;通过适当的控制;此种稳健水印能很好地起作用;通过计算提取的稳健水印对诸如滤波、重采样、加噪等攻击表现出很好的稳健性.
【总页数】2页(P52,48)
【作 者】许焱平;和平安
【作者单位】河南理工大学,河南,焦作,454150;河南理工大学,河南,焦作,454150
【正文语种】中 文
【中图分类】TP3
【相关文献】
1.基于扩频DCT变换的数字音频水印算法 [J], 王晓盼;王梅;王洁
2.一种基于DCT变换的数字音频水印算法 [J], 严春来
3.一种基于分块DCT变换的三维网格模型半脆弱水印算法 [J], 徐涛;罗中良;陈志芳;蔡彬滔
4.一种基于DCT变换的数字水印算法在“天地图·广东”中的应用 [J], 方晓乐;吴永静;李志中;陈鑫祥;万宝林
5.一种基于DCT变换的古籍图像可见水印算法 [J], 计云倩;沈晓峰
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一种基于改进的分段DCT域多格式音频水印算法
第３０卷第１２期 ２０１３年１２月 计算机应用研究 Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｒｅｓｅａｒｃｈ ｏｆ Ｃｏｍｐｕｔｅｒｓ Ｖ０１．３０ Ｎｏ．１２ Ｄｅｅ．２０ｌ３
一种基于改进的分段ＤＣＴ域多格式音频水印算法术
施荣华，潘登，刘卫国，吴倪
（中南大学信息科学与工程学院，长沙４１００７５）
摘要：针对因为格式种类庞大而导致音频文件数字水印的嵌入较复杂且繁琐的问题，采取了利用ＦＦＭＰＥＧ将 音频文件转换成一种统一格式而进行数字水印嵌入的方法，其效率和效果有较大提高。对于水印算法提出了一
种改进的分段ＤＣＴ算法，将二维的水印图像转换成一维数字序列并进行置乱加密和极化操作，然后对数字音频 信号作分段ＤＣＴ变换，根据每段的能量不同采取不同等级的嵌入强度，其中选取四个不同等次的系数进行反复
嵌入。实验仿真表明，在经过格式转换后的音频文件与原始文件之间没有出现失真，该算法在经过加入高斯白
噪声、低通滤波、有损压缩等操作后仍具有很强的稳健性。
关键词：音频；多格式；嵌入强度；分段；离散余弦变换 中图分类号：ＴＰ３０２ 文献标志码：Ａ 文章编号：１００１ ３６９５（２０１３）１２－３７７９—０４
ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００１．３６９５．２０１３．１２．０６７
Ｍｕｌｔｉ—ｆｏｒｍａｔ ａｕｄｉｏ ｗａｔｅｒｍａｒｋｉｎｇ ａｌｇｏｒｉｔｈｍ ｂａｓｅｄ ｏｎ
ｉｍｐｒｏｖｅｄ ｑｕａｎｔｉｚｉｎｇ ＤＣＴ ｄｏｍａｉｎ
ＳＨＩ Ｒｏｎｇ—ｈｕａ，ＰＡＮ Ｄｅｎｇ，ＬＩＵ Ｗｅｉ—ｇｕｏ，ＷＵ Ｍ （Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ｓｃｉｅｎｃｅ＆Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｃｅｎｔｒａｌ Ｓｏｕｔｈ Ｕｎｉｖｅｍｉ＠，Ｃｈａｎｇｓｈａ ４１００７５，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｃｃｏｒｄｉｎｇ ｔｏ ｔｈｅ ｖａｒｉｏｕｓ ｆｏｒｍａｔｓ ｃａｕｓｅ ｔｈｅ ｐｈｅｎｏｍｅｎｏｎ ｏｆ ａｕｄｉｏ ｆｉｌｅ’Ｓ ｗａｔｅｒｍａｒｋｉｎｇ ｅｍｂｅｄｄｉｎｇ ｂｅｃｏｍｅｓ ｃｏｍｐｌｅｘ ａｎｄ ｃｏｍｐｌｉｃａｔｅｄ．ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ｕｓｅｄ ＦＦＭＰＥＧ ｔｏ ｍａｋｅ ｔｈｅ ｖａｒｉｏｕｓ ｆｏｒｍａｔｓ ｔｒａｎｓｆｏｒｍ ｉｎｔｏ ａ ｕｎｉｔｙ ｆｏｒｍａｔ ｔｏ ｅｍｂｅｄ ｔｈｅ ｗａｔｅｒｍａｒｋ— ｉｎｇ ｗｈｉｃｈ ｉｍｐｒｏｖｅｄ ｔｈｅ ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ ａｎｄ ｒｅｓｕｌｔ．ｉｔ ｓｅｌｅｃｔｅｄ ｉｍｐｒｏｖｅｄ ｑｕａｎｔｉｚｉｎｇ ｄｉｓｃｒｅｔｅ ｃｏｓｉｎｅ ｔｒａｎｓｆｏｒｍ ａｌｇｏｒｉｔｈｍ ｔｏ ｅｍｂｅｄ ｔｈｅ ｗａｔｅｒｍａｒｋｉｎｇ．Ｆｉｒｓｔ．ｉｔ ｃｏｎｖｅｎｅｄ ｔｈｅ ｂｉｎａｒｙ ｉｍａｇｅ ｉｎｔｏ ｔｈｅ ｏｎｅ ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ ｓｅｑｕｅｎｃｅ ａｎｄ ｍｏｄｕｌａｔｅｄ ｔｈｅ ｓｅｑｕｅｎｃｅ ｗｉｔｈ ｓｃｒａｍ— ｂｌｉｎｇ ｅｎｃｒｙｐｔｉｏｎ ａｎｄ ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ ｏｐｅｒａｔｉｏｎ，ｔｈｅｎ ｐｅｒｆｏｒｍｅｄ ｔｈｅ ｄｉｇｉｔａｌ ａｕｄｉｏ ｓｉｇｎａｌ ｔｈｅ ｑｕａｎｔｉｚｉｎｇ ＤＣＴ ｔｒａｎｓｆｏｒｍ，ａｃｃｏｒｄｉｎｇ ｔｏ ｅａｃｈ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｓｕｂｐａｒａｇｒａｐｈｓ ｅｎｅｒｇｙ ｇｒａｄｅ．ｉｔ ｕｓｅｄ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｅｍｂｅｄｄｉｎｇ ｓｔｒｅｎｇｔｈ ａｎｄ ｓｅｌｅｃｔｅｄ ｆｏｕｒ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｋＶｅｌｓ ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔｓ， ｒｅｐｅａｔｅｄ ｅｍｂｅｄｄｉｎｇ．Ｉｎ ｔｈｅ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｒｅｓｕｈｓ，ｔｈｅｒｅ ｄｏｅｓｎ’ｔ ｅｘｉｓｔ ｏｂｖｉｏｕｓ ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅｓ ｂｅｔｗｅｅｎ ｔｈｅ ｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｄ ａｕｄｉｏ ｓｉｇｎａｌ ａｎｄ ｔｈｅ ｏｒｉｇｉｎａｌ ａｕｄｉｏ ｓｉｇｎａｌ，ｔｈｅ ｗａｔｅｒｍａｒｋ ａｌｇｏｒｉｔｈｍ ｉｓ ｉｍｐｅｒｃｅｐｔｉｂｌｅ ｔｏ ｄｉｇｉｔａｌ ａｕｄｉｏ ｓｉｇｎａｌ ｓｕｃｈ ａｓ Ｇａｕｓｓ ｗｈｉｔｅ ｎｏｉｓｅ ｉｎｔｅｒｆｅｒｅ，ｌｏｗ ｐａｓｓ ｆｉｌｔｅｒ ａｎｄ ｌｏｓｓ ｃｏｍｐｒｅｓｓｉｏｎ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ａｕｄｉｏ；ｍｕｌｔｉ ｆｏｒｍａｔ；ｅｍｂｅｄｄｉｎｇ ｓｔｒｅｎｇｔｈ；ｑｕａｎｔｉｚａｔｉｏｎ；ｄｉｓｃｒｅｔｅ ｃｏｓｉｎｅ ｔｒａｎｓｆｏｒｍ
基于 DWT-DCT-SVD 的鲁棒盲视频水印算法
基于 DWT-DCT-SVD 的鲁棒盲视频水印算法
摘要：为更有效的保护多媒体数据，文中提出了一种基于 DWT、DCT 与 SVD 结合的盲视频水印算法。利用视频帧内的 R、G 通道的颜色差值进行关键帧的快速选取，将关键帧的 B 分量进行多级离散小波变换，对变换后的子带进行 Arnold 置乱，将水印嵌入到置乱后的子带奇异值中。当嵌入水印视频受到攻击时，利用彩色图像各颜色通道间像素差值很小和奇异值分解的稳定性，用嵌入水印视频关键帧的 G 分量代替原始视频关键帧的 B 分量，实现水印的盲提取。试验结果表明，该算法对噪声、滤波、裁剪、帧置乱、帧平均、MPEG 压缩等攻击具有较好的鲁棒性。
关键词：视频水印；关键帧；蓝色通道；奇异值；盲提取
由于互联网技术和数字多媒体技术的快速发展，现如今大量的多媒体数据都可以通过网络被人们轻松的访问、拷贝和传播。因此，寻求有效的方法来解决多媒体数据的版权保护问题日益受到人们重视。其中，数字水印技术成为一种非常有效的版权保护方法。近年来，人们对数字图像水印技术的研究已日趋成熟，而视频水印正处于研究阶段。文献[2]提出了三维 Gabor 变换的视频水印算法，将水印信息嵌入到三维 Gabor 变换的系数中，该算法计算复杂度较高，不满足水印的实时性要求。文献[3]基于三维小波变换的空时多分辨率特性，将扩频水印自适应的嵌入到三维小波系数中，鲁棒性较好，但实时性较差且水印为非盲提取。
文献[4]中对每 4 帧图像进行三维小波变换，将水印自适应的嵌入到视频的低频与高频帧中，水印为盲提取且鲁棒性较好。文献[5]、[6]中的算法对几何攻击都具有较强的鲁棒性，但对于帧置乱、帧丢失等时间同步攻击鲁棒性较弱。文献[7]利用压缩传感和Arnold变换对水印进行加密，然后将视频关键帧的某一颜色分量进行SVD分解，将加密后的水印嵌入到相应的奇异值中，该算法使水印具有较好的保密性和鲁棒性。文献[8]提出了一种盲视频水印算法，但该算法将视频中的每一帧图像都进行DWT变换与 分解，计算量大且对噪声的鲁棒性较差。
一种新的基于DCT和SVD的鲁棒水印算法
一种新的基于DCT和SVD的鲁棒水印算法
王树梅;赵向军
【期刊名称】《小型微型计算机系统》
【年(卷),期】2009(030)005
【摘 要】提出一种基于离散变换域(DCT)和矩阵奇异值分解(SVD)的鲁棒水印算法.首先将载体图像进行离散余弦变换,取包括直流系数在内的与水印图像大小一致的变换域信息;然后分别将所取信息和有意义水印图像作SVD分解,得到四个正交矩阵和两个对角矩阵;最后将水印图像SVD得到的三个矩阵分别嵌入到其余三个矩阵中,作SVD和DCT逆变换得到含水印图像.实验结果证明,本算法具有较强的鲁棒性.
【总页数】4页(P967-970)
【作 者】王树梅;赵向军
【作者单位】徐州师范大学,计算机科学与技术学院,江苏,徐州,221116;徐州师范大学,计算机科学与技术学院,江苏,徐州,221116
【正文语种】中 文
【中图分类】TP391
【相关文献】
1.一种新的基于DWT、DCT和SVD的鲁棒水印算法 [J], 袁修贵;周振
2.基于分块的多级DCT和SVD的鲁棒水印算法 [J], 王琳娟;李君霞
3.一种基于Arnold置乱变换和DCT的医学图像鲁棒水印算法 [J], 隋淼;李京兵
4.一种新的基于DCT系数置换的鲁棒水印算法 [J], 孔雪丽;高宝建
5.一种基于CT-SVD的鲁棒水印算法 [J], 张玉波;毕洪波;刘英楠 因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买
一种基于DCT和DWT结合的音频水印算法
一种基于DCT和DWT结合的音频水印算法
音频水印技术是一种在音频信号中嵌入特定信息以实现版权保护、数字鉴证、内容追踪等功能的技术。基于离散余弦变换（DCT）和离散小波变换（DWT）的音频水印算法是一种常见的音频水印嵌入和检测方法。
DCT和DWT是两种经典的信号变换技术，它们具有重要的频率特性和平移不变性，因此非常适合用于音频水印算法的设计。
首先，我们需要将原始音频信号进行离散余弦变换，以获取音频信号的频域信息。DCT将音频信号分解为不同的频率分量，其中低频分量代表音频信号的全局特征，高频分量代表音频信号的细节特征。我们可以选择低频分量作为水印嵌入的载体。
接着，我们对低频分量进行离散小波变换，以进一步提取音频信号的频域特征。DWT通过分解音频信号为多个分辨率的子带，每个子带都包含了不同频率范围内的信息。我们可以选择其中一个子带作为水印嵌入的目标。
在嵌入水印时，我们首先对选定的子带进行频谱调制。频谱调制是一种将水印信息嵌入到原始音频信号频域表示中的技术，它可以通过在特定的频带内改变信号的频谱分布来实现水印信息的隐藏。在这个过程中，水印信息被嵌入到选定的子带频谱系数的幅度、相位或频率上。
具体而言，我们可以将水印信息嵌入到选定的子带的幅度上。幅度调制是一种将水印信息添加到原始信号的幅度值中的技术。我们可以通过调整选定子带的特定频率范围内的幅度值来实现。例如，我们可以将幅度值微调一个较小的数值以编码二进制水印信息。 在检测水印时，我们首先对接收到的音频信号进行相同的DCT和DWT变换，以提取相同的低频分量和选定子带。然后，我们通过比较原始音频信号和接收到的音频信号的低频分量和选定子带，可以检测到是否存在水印信息。
与其他音频水印算法相比，基于DCT和DWT结合的算法具有一些优点。首先，DCT和DWT提供了较好的频率特性和平移不变性，可以提高水印嵌入的鲁棒性和隐蔽性。其次，DCT和DWT变换是可逆的，可以保留音频信号的原始内容。最后，DCT和DWT变换可以通过调整参数来控制水印的鲁棒性和检测的准确性。
基于DCT—SVD抗几何变换的扩频水印算法研究
第２０卷，第４期 中国传媒大学学报自然科学版 ２０１３年８月 ＪＯＵＲＮＡＬ ＯＦ ＣＯＭＭＵＮＩＣＡＴＩＯＮ ＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹ ＯＦ ＣＨＩＮＡ（ＳＣＩＥＮＣＥ ＡＮＤ ＴＥＣＨＮ０ＬＯＧＹ） Ｖｏ１．２０．Ｎｏ．４ Ａｕｇ，２０１３
基于ＤＣＴ—ＳＶＤ抗几何变换的扩频水印算法研究
方琪，魏恒，王翱
（中国传媒大学广播电视数字化教育部工程研究中心，北京１０００２４）
摘要：提出了一种基于奇异值分解（ＳＶＤ）的扩频水印算法，该算法将原始图像分块ＤＣＴ变换，对每块ＤＣＴ系数进 行ＳＶＤ分解，得到奇异值。水印采用重复码，用秘钥产生的伪随机序列对其进行扩频得到扩频后的水印序列。通 过使用量化步长，修改最大奇异值实现水印的嵌入，同时结合人类视觉系统模型来平衡水印的鲁棒性和透明性这 两种主要的性能指标。实验证明，由于使用了扩频技术，水印提取正确率很高，具有很好的鲁棒性，对噪声、滤波、 压缩和剪切都有很强的抵抗力。对于旋转攻击，通过估算旋转角度，运用扩频技术和ＳＶＤ使得水印提取正确率得 到很大提高。 关键词：离散余弦变换（ＤＣＴ）；ＳＶＤ；扩频水印 中图分类号：ＴＰ７５１文献标识码：Ａ文章编号：１６７３—４７９３（２０１３）０４—００５２—０６
Ｄｉｇｉｔａｌ Ｉｍａｇｅ Ｓｐｒｅａｄ Ｓｐｅｃｔｒｕｍ Ｗａｔｅｒｍａｒｋｉｎｇ Ａｌｇｏｒｉｔｈｍ
Ｂａｓｅｄ ｏｎ ＤＣＴ－－ＳＶＤ ｆｏｒ Ａｎｔｉ－－ｇｅｏｍｅｔｒｉｃ Ａｔｔａｃｋｓ
ＦＡＮＧ Ｑｉ，ＷＥＩ Ｈｅｎｇ，Ｗａｎｇ Ｘｕａｎ
（Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｃｈｉｎａ，Ｂｅｉｊｉｎｇ １０００２４，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａ ｓｐｒｅａｄ ｓｐｅｃｔｒｕｍ ｗａｔｅｒｍａｒｋｉｎｇ ａｌｇｏｒｉｔｈｍ ｂａｓｅｄ ｏｎ ｓｉｎｇｕｌａｒ ｖａｌｕｅ ｄｅｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ（ＳＶＤ）ｈａｓ ｐｒｏｐｏｓｅｄ．Ｔｈｅ ｏｒｉｇｉｎａｌ ｉｍａｇｅ ｂｌｏｃｋ ｗａｓ ｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｄ ｉｎ ＤＣＴ ｂｌｏｃｋ，ｔｈｅｎ ＳＶＤ ｄｅｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ，ｔｈｅ ｓｉｎｇｕｌａｒ
一种改进的DCT域数字音频水印算法
第３２卷第４期 吴 倪等：一种改进的ＤＣＴ域数字音频水印算法
选择的嵌入分量不同，所产生的水印性能也不相
同，而且目前对于各个分量具体位置的定义也没有 ３ 算法改进
统一的标准 。
２现有算法描述
ＤＣＴ是数据压缩常用的一个变换编码方法，
其变换核心为实数的余弦函数，计算速度较快，很
适合于做数据压缩和随机信号处理。
音频数据的存储格式是一维的，其所对应的一
维序列离散余弦变换可以由公式（１）和公式（２）
表示。
Ｆ（ｏ）一— ∑厂（ｚ） （１）
＝＝＝√ ｓ
（２）
其中，Ｆ（“）是第“个余弦变换系数； 是广义
频率变量，“一１，２，…，～一ｌ；厂（ ）是时域Ｎ点序
列， —Ｏ，１，２，３，…，Ｎ一１。
一维离散余弦反变换由式（３）所示ｌ５］。
一 ㈩＋ ｓ
（３）
Ｃｏｘ Ｅ 算法是将满足正态分布的伪随机序列
加入到音频的ＤＣＴ变换后听觉最重要的系数中
（其理由是感觉上重要的分量也是对应音频信号的
重要分量，携带了大部分能量，即使音频发生一定
的失真，或遭到攻击，仍能保留主要成分），利用了
序列扩频技术（ｓｓ）和人类听觉特性（ＨＡＳ）。算法
原理为选定听觉最重要的系数，再进行修改，采用
公式（４）所示的乘性准则。
：一 （１＋ ） （４）
式中 ：为嵌入水印序列后的载体音频 为原
始载体音频； 为水印嵌入强度；５０ 为待嵌入的水
印序列。一般来说，乘性准则的抗失真性能要优于
加性准则 。该算法存在以下两个问题：
１）在水印添加过程中修改了听觉中最重要的
系数，会在一定程度上影响载体的听觉效果，使得
水印的隐蔽性较差。
２）目前大量的水印信息都为图像文件，与Ｃｏｘ
算法中的伪随机序列不同，不能直接使用该算法进
行水印添加。
基于以上两点，本文对Ｃｏｘ算法进行了改进。 ３．１ 算法改进思路
由于音频数据的存储格式是一维的，因此相比
图像水印算法，音频水印存在一个问题：嵌入的信
息量明显低于图像水印所能达到的水平。此外，由
基于音频内容的DCT域脆弱水印算法
第４７卷第３期 ２０１２年６月 西南交通大学学报 ＪＯＵＲＮＡＬ ＯＦ ＳＯＵＴＨＷＥＳＴ ＪＩＡＯＴＯＮＧ ＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹ Ｖｏ１．４７ Ｎｏ．３ Ｊｕｎ．２０１２
文章编号：０２５８－２７２４（２０１２）０３－０４２７－０６ ＤＯＩ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．０２５８－２７２４．２０１２．０３．０１２
基于音频内容的ＤＣＴ域脆弱水印算法
张金全 ， 王宏霞
（１．西南交通大学信息科学与技术学院，四川成都６１００３１；２．成都信息工程学院网络工程学院，四川成都
６１０２２５）
摘要：为了实现音频文件的完整性认证，提出了一种基于内容的脆弱水印算法．对于一维序列，改变其离散余 弦变换（ＤＣＴ）域交流系数不会改变该序列的幅值和．基于这一性质，在音频分帧后，再对每帧分组，计算每组采 样点和的绝对值，相加后得到该帧的和，将其作为该帧音频的特征，量化后转换为二进制作为水印；然后，用量化 索引调制方法，通过调整每组ＤＣＴ域的低频系数嵌入水印．实验表明：该算法具有很好的不可感知性；得到的含 水印音频的信噪比约为８０ ｄＢ；算法对添加噪声、重量化、重采样、低通滤波、ＭＰ３压缩等操作具有很强的敏感性， 并且能够确定替换等恶意篡改的位置． 关键词：音频水印；脆弱水印；量化索引调制；离散余弦变换（ＤＣＴ） 中图分类号：ＴＰ３９１ 文献标志码：Ａ
Ｃｏｎｔｅｎｔ・Ｂａｓｅｄ Ｆｒａｇｉｌｅ Ａｕｄｉｏ Ｗａｔｅｒｍａｒｋｉｎｇ
Ａｌｇｏｒｉｔｈｍ ｉｎ ＤＣＴ Ｄｏｍａｉｎ
ＺＨＡＮＧ Ｊｉｎｑｕａｎ ，ＷＡＮＧ Ｈｏｎｇｘｉａ （１．Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｓｏｕｔｈｗｅｓｔ Ｊｉａｏｔｏｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｃｈｅｎｇｄｕ ６１００３１，Ｃｈｉｎａ；２．Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｎｅｔｗｏｒｋ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｃｈｅｎｇｄｕ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｃｈｅｎｇｄｕ ６１０２２５，Ｃｈｉｎａ）