数字音频水印技术及应用

本书主要对音频信号的常用格式、听觉系统的感知特点，数字音频水印的概念及原理、攻击、嵌入算法、检测算法、水印加密算法、纠错编码的使用以及音频水印的应用等方面进行了详细的阐述。本书可作为信息与通信工程、计算机应用、信号与信息处理等专业的高年级本科生和研究生的教材或参考书，也可以作为信息安全与保密通信、多媒体数字产品保护等领域的相关人员的参考书。

刘海燕博士，不错工程师，特聘青海大学一清华大学三江源研究院“三江学者”(研究员)，现就职于北京信息职业技术学院计算机工程系。计算机应用技术专业博士，清华大学水利系水利工程专业博士后。研究方向：信息安全，网络安全，水利信息化与水资源管理。先后主持了国家自然科学基金(应急项目)项目和北京市教育委员会科技计划面上项目，参与多项课题研究。在靠前外期刊上发表了数十篇论文，多篇被EI收录，并多次参加靠前会议。

第1章音频基础1
1.1音频信号的数字化1
1.2常用的数字音频格式1
1.3听觉系统感知特点3
1.3.1掩蔽效应3
1.3.2MPEG心理声学模型Ⅰ4
第2章数字音频水印技术基础7
2.1数字水印的定义与性质7
2.2数字水印的分类8
2.3数字水印生成技术9
2.4数字水印系统的基本框架10
2.5基于通信系统的数字水印11
2.6数字音频水印嵌入算法13
2.6.1时间域水印算法13
2.6.2频率域水印算法16
2.6.3时间域与频率域算法比较24
2.6.4压缩域音频水印算法25
2.7音频水印的攻击26
2.7.1普通攻击类型26
2.7.2同步攻击类型26
2.8音频水印算法的评价标准27
2.8.1不可感知性评价标准27
2.8.2水印容量评价标准29
2.8.3鲁棒性评价标准29
2.9数字音频水印的应用与发展
第3章图像置乱技术33
3.1幻方变换33
3.2仿射变换34
3.3Hilbert曲线35
3.4正交拉丁方变换35
3.5Fibonacci变换36
3.6Arnold变换37
3.7混沌置乱38
3.8ArnoldLogistic算法设计40
第4章抗同步攻击的音频水印算法42
4.1抗同步攻击算法的分类42
4.2同步信号的确定方法43
4.2.1采用m序列作为同步信号43
4.2.2采用巴克码作为同步信号44
4.3恒定音频水印算法44
4.3.1算法原理44
4.3.2嵌入与提取算法45
4.3.3频带选择47
4.3.4小波基函数选取48
4.4实验结果及分析50
4.4.1不可感知性测试53
4.4.2抗攻击能力测试53
4.5本章小结55
第5章纠错编码在音频水印算法中的有效性研究57
5.1纠错编码策略58
5.1.1重复码58
5.1.2BCH码58
5.1.3级联码59
5.1.4卷积码60
5.2ECC与嵌入强度的关系60
5.3码率对纠错能力的影响61
5.4码长与嵌入强度的关系62
5.5纠错编码在水印系统中的性能研究63
5.6纠错编码的使用66
第6章脆弱性水印算法68
6.1脆弱性水印概述68
6.1.1脆弱性水印的基本特征68
6.1.2鲁棒性水印与脆弱性水印的区别69
6.1.3脆弱性水印算法的一般框架70
6.1.4脆弱性音频水印算法分类70
6.2多功能音频水印算法72
6.2.1基于MFCC特征的相似帧计算72
6.2.2算法设计73
6.2.3篡改定位与恢复75
6.2.4实验结果及分析76
6.3基于音频内容的DWT域脆弱音频水印算法83
6.3.1算法设计84
6.3.2篡改定位与恢复85
6.3.3算法分析、参数选取与讨论85
6.3.4实验结果及分析88
第7章音频水印检测算法研究92
7.1相关检测阈值确定算法92
7.1.1相关检测阈值确定92
7.1.2信噪比与相关检测的可靠性95
7.1.3实验及结果分析95
7.2基于DWT域乘嵌入音频水印的优化检测算法96
7.2.1小波变换系数的统计分布97
7.2.2乘嵌入音频水印的优化检测算法98
7.2.3实验结果及分析101
第8章数字音频水印的应用103
8.1数字音频水印在广播系统中的应用103
8.1.1音频水印在广播节目文件传输系统中的应用103
8.1.2音频水印在广播节目监测系统中的应用104
8.2数字音频水印在版权保护方面的应用105
8.3数字音频水印在保密通信方面的应用105
参考文献107