本發(fā)明涉及數(shù)字音頻水印技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及基于嵌入?yún)^(qū)域選擇的音頻水印方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

數(shù)字音頻水印是向音頻信號(hào)中添加某些數(shù)字信息以達(dá)到文件真?zhèn)舞b別、版權(quán)保護(hù)、信息隱藏等目的的信號(hào)處理操作。音頻水印嵌入?yún)^(qū)域的選擇技術(shù)是指在水印嵌入到音頻信號(hào)之前，選擇合適音頻區(qū)域嵌入水印。傳統(tǒng)音頻水印技術(shù)，沒(méi)有考慮到音頻信號(hào)的特征，對(duì)整個(gè)音頻文件都進(jìn)行水印的嵌入，這樣會(huì)導(dǎo)致1)音頻信號(hào)幅度低的區(qū)域嵌入水印后，幅值超出了掩蔽閾值產(chǎn)生噪音，破壞了感知透明性；2)對(duì)于音頻信號(hào)中出現(xiàn)變化劇烈的瞬態(tài)信號(hào)，該區(qū)域的音頻信號(hào)的方差很大，嵌入水印后導(dǎo)致檢測(cè)水印時(shí)的水印誤碼率很高；3)在頻域嵌入水印，如果選擇人耳感知不顯著的區(qū)域嵌入水印，在經(jīng)過(guò)信號(hào)處理或音頻有損壓縮后，水印將會(huì)丟失一部分，導(dǎo)致水印檢測(cè)誤碼率高。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供選擇區(qū)域嵌入的音頻水印技術(shù)，使水印能夠嵌入到合適的音頻區(qū)域中去，避免出現(xiàn)不必要的噪聲以及減少誤碼的發(fā)生。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供的技術(shù)方案提供一種基于嵌入?yún)^(qū)域選擇的音頻水印方法，包括嵌入過(guò)程和檢測(cè)過(guò)程，

所述嵌入過(guò)程包括以下步驟，

步驟A1，讀取音頻文件，得到采樣率fs1和分幀后第n幀時(shí)域音頻的信號(hào)x_n，幀長(zhǎng)為N，

先對(duì)每幀信號(hào)x_n進(jìn)行是否能夠作為嵌入?yún)^(qū)域的判斷，

然后針對(duì)能夠作為嵌入?yún)^(qū)域的各幀信號(hào)x_n，進(jìn)行音頻水印的嵌入頻率段的選擇，進(jìn)行音頻水印的嵌入頻率段的選擇，設(shè)根據(jù)人耳感知敏感的頻率部分預(yù)設(shè)的嵌入的開(kāi)始頻率為FWMIN、結(jié)束頻率為FWMAX，一幀的開(kāi)始嵌入點(diǎn)freqmin1和嵌入結(jié)束點(diǎn)freqmax1求取如下，

freqmin1＝floor((FWMIN×2.0/fs1)×N)

freqmax1＝floor((FWMAX×2.0/fs1)×N)

其中，floor為向下取整函數(shù)；

步驟A2，對(duì)能夠嵌入水印的各幀信號(hào)x_n，進(jìn)行離散傅立葉變換得到頻域信號(hào)X_n；

步驟A3，利用密鑰key作為隨機(jī)數(shù)種子，生成長(zhǎng)度為freqmax1-freqmin1+1的二進(jìn)制偽隨機(jī)的擴(kuò)頻序列u；

步驟A4，根據(jù)擴(kuò)頻序列u、頻域信號(hào)X_n和水印比特b，進(jìn)行水印的嵌入，得到嵌入水印后的頻域信號(hào)，計(jì)算如下，

|X′_n|＝|X_n|+bαu

其中，α為常數(shù)，控制水印的嵌入強(qiáng)度，|X_n|和|X′_n|分別表示嵌入水印前的頻域幅值和嵌入水印后的頻域幅度，然后通過(guò)歐拉公式得到嵌入水印后的頻域信號(hào)

其中，∠X_n表示頻域信號(hào)的相位，X′_n表示嵌入水印后的頻域信號(hào)，e為數(shù)學(xué)自然指數(shù)；

步驟A5，將嵌入水印后的頻域信號(hào)X′_n變換到時(shí)域，生成嵌入水印的音頻文件；

所述檢測(cè)過(guò)程包括以下步驟，

步驟B1，讀取待檢測(cè)的音頻文件，得到的時(shí)域分幀后的第n幀信號(hào)z_n和采樣率fs2，

先對(duì)每幀信號(hào)x_n進(jìn)行是否能夠作為嵌入?yún)^(qū)域的判斷；

針對(duì)能夠作為嵌入?yún)^(qū)域的各幀信號(hào)x_n，作為待檢測(cè)的信號(hào)，計(jì)算檢測(cè)范圍的起始點(diǎn)freqmin2和頻域結(jié)束點(diǎn)freqmax2

freqmin2＝floor((FWMIN×2.0/fs2)×N)

freqmax2＝floor((FWMAX×2.0/fs2)×N)

步驟B2，進(jìn)行離散傅立葉變換得到待檢測(cè)信號(hào)的頻域信號(hào)Z_n，相應(yīng)頻域幅度值記為|Z_n|；

步驟B3，利用密鑰key作為隨機(jī)數(shù)種子，生成長(zhǎng)度為freqmax2-freqmin2+1的二進(jìn)制偽隨機(jī)的擴(kuò)頻序列u；

步驟B4，根據(jù)擴(kuò)頻序列u和待檢測(cè)信號(hào)的頻域幅度值|Z_n|，計(jì)算出檢測(cè)的充分統(tǒng)計(jì)量r_n如下，

如果充分統(tǒng)計(jì)量r_n≥0，那么檢測(cè)到的水印比特為b＝1；否則，檢測(cè)到的水印比特為b＝0。

而且，步驟A1和步驟B1中，對(duì)每幀信號(hào)x_n進(jìn)行是否能夠作為嵌入?yún)^(qū)域的判斷，實(shí)現(xiàn)方式如下，

1)信號(hào)x_n的平均能量的大小超出預(yù)設(shè)的相應(yīng)閾值τ₁，是則為靜音區(qū)，不允許嵌入水?。?/p>

2)如果信號(hào)x_n內(nèi)包含瞬態(tài)信號(hào)，則不允許嵌入水印。

而且，信號(hào)x_n內(nèi)是否包含瞬態(tài)信號(hào)，通過(guò)以下方式判斷，

設(shè)將一幀信號(hào)分解為S個(gè)塊，分別計(jì)算出S個(gè)塊的能量，比較最大能量的塊與最小能量塊的能量比rate和預(yù)設(shè)的相應(yīng)閾值τ₂，如果rate大于τ₂則認(rèn)為該幀信號(hào)包含瞬態(tài)信號(hào)。

本發(fā)明還相應(yīng)提供一種基于嵌入?yún)^(qū)域選擇的音頻水印系統(tǒng)，包括音頻水印嵌入子系統(tǒng)和水印檢測(cè)子系統(tǒng)，

所述音頻水印嵌入子系統(tǒng)包括以下模塊，

選擇合適區(qū)域嵌入模塊，用于讀取音頻文件，得到采樣率fs1和分幀后第n幀時(shí)域音頻的信號(hào)x_n，幀長(zhǎng)為N，

先對(duì)每幀信號(hào)x_n進(jìn)行是否能夠作為嵌入?yún)^(qū)域的判斷，

然后針對(duì)能夠作為嵌入?yún)^(qū)域的各幀信號(hào)x_n，進(jìn)行音頻水印的嵌入頻率段的選擇，進(jìn)行音頻水印的嵌入頻率段的選擇，設(shè)根據(jù)人耳感知敏感的頻率部分預(yù)設(shè)的嵌入的開(kāi)始頻率為FWMIN、結(jié)束頻率為FWMAX，一幀的開(kāi)始嵌入點(diǎn)freqmin1和嵌入結(jié)束點(diǎn)freqmax1求取如下，

freqmin1＝floor((FWMIN×2.0/fs1)×N)

freqmax1＝floor((FWMAX×2.0/fs1)×N)

其中，floor為向下取整函數(shù)；

第一時(shí)頻轉(zhuǎn)換模塊，用于對(duì)能夠嵌入水印的各幀信號(hào)x_n，進(jìn)行離散傅立葉變換得到頻域信號(hào)X_n；

第一擴(kuò)頻序列生成模塊，用于利用密鑰key作為隨機(jī)數(shù)種子，生成長(zhǎng)度為freqmax1-freqmin1+1的二進(jìn)制偽隨機(jī)的擴(kuò)頻序列u；

水印嵌入模塊，用于根據(jù)擴(kuò)頻序列u、頻域信號(hào)X_n和水印比特b，進(jìn)行水印的嵌入，得 到嵌入水印后的頻域信號(hào)，計(jì)算如下，

|X′_n|＝|X_n|+bαu

其中，α為常數(shù)，控制水印的嵌入強(qiáng)度，|X_n|和|X′_n|分別表示嵌入水印前的頻域幅值和嵌入水印后的頻域幅度，然后通過(guò)歐拉公式得到嵌入水印后的頻域信號(hào)

其中，∠X_n表示頻域信號(hào)的相位，X′_n表示嵌入水印后的頻域信號(hào)，e為數(shù)學(xué)自然指數(shù)；

時(shí)頻逆變換模塊，用于將嵌入水印后的頻域信號(hào)X′_n變換到時(shí)域，生成嵌入水印的音頻文件；

所述水印檢測(cè)子系統(tǒng)包括以下模塊，

選擇合適區(qū)域檢測(cè)模塊，用于讀取待檢測(cè)的音頻文件，得到的時(shí)域分幀后的第n幀信號(hào)z_n和采樣率fs2，

先對(duì)每幀信號(hào)x_n進(jìn)行是否能夠作為嵌入?yún)^(qū)域的判斷；

針對(duì)能夠作為嵌入?yún)^(qū)域的各幀信號(hào)x_n，作為待檢測(cè)的信號(hào)，計(jì)算檢測(cè)范圍的起始點(diǎn)freqmin2和頻域結(jié)束點(diǎn)freqmax2

freqmin2＝floor((FWMIN×2.0/fs2)×N)

freqmax2＝floor((FWMAX×2.0/fs2)×N)

第二時(shí)頻轉(zhuǎn)換模塊，用于進(jìn)行離散傅立葉變換得到待檢測(cè)信號(hào)的頻域信號(hào)Z_n，相應(yīng)頻域幅度值記為|Z_n|；

第二擴(kuò)頻序列生成模塊，用于利用密鑰key作為隨機(jī)數(shù)種子，生成長(zhǎng)度為freqmax2-freqmin2+1的二進(jìn)制偽隨機(jī)的擴(kuò)頻序列u；

相關(guān)檢測(cè)模塊，用于根據(jù)擴(kuò)頻序列u和待檢測(cè)信號(hào)的頻域幅度值|Z_n|，計(jì)算出檢測(cè)的充分統(tǒng)計(jì)量r_n如下，

如果充分統(tǒng)計(jì)量r_n≥0，那么檢測(cè)到的水印比特為b＝1；否則，檢測(cè)到的水印比特為b＝0。

而且，選擇合適區(qū)域嵌入模塊和選擇合適區(qū)域檢測(cè)模塊中，對(duì)每幀信號(hào)x_n進(jìn)行是否能夠 作為嵌入?yún)^(qū)域的判斷，實(shí)現(xiàn)方式如下，

1)信號(hào)x_n的平均能量的大小超出預(yù)設(shè)的相應(yīng)閾值τ₁，是則為靜音區(qū)，不允許嵌入水??；

2)如果信號(hào)x_n內(nèi)包含瞬態(tài)信號(hào)，則不允許嵌入水印。

而且，信號(hào)x_n內(nèi)是否包含瞬態(tài)信號(hào)，通過(guò)以下方式判斷，

設(shè)將一幀信號(hào)分解為S個(gè)塊，分別計(jì)算出S個(gè)塊的能量，比較最大能量的塊與最小能量塊的能量比rate和預(yù)設(shè)的相應(yīng)閾值τ₂，如果rate大于τ₂則認(rèn)為該幀信號(hào)包含瞬態(tài)信號(hào)。

本發(fā)明提出了通過(guò)幀內(nèi)最大能量與最小能量比來(lái)濾除瞬態(tài)信號(hào)提升水印檢測(cè)的準(zhǔn)確率，通過(guò)將水印嵌入在人耳感知顯著的頻段來(lái)提升水印的魯棒性，進(jìn)一步地，提出利用平均能量來(lái)濾除安靜區(qū)域提升感知透明性。本發(fā)明技術(shù)方案具有重要的市場(chǎng)價(jià)值。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明實(shí)施例的嵌入子系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖。

圖2是本發(fā)明實(shí)施例的檢測(cè)子系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖。

圖3是本發(fā)明實(shí)施例的嵌入過(guò)程流程圖

圖4是本發(fā)明實(shí)施例的檢測(cè)過(guò)程流程圖。

具體實(shí)施方式

下面以具體實(shí)施例結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步說(shuō)明。

本發(fā)明實(shí)施例提供一種基于嵌入?yún)^(qū)域選擇的音頻水印系統(tǒng)，包括音頻水印嵌入子系統(tǒng)和水印檢測(cè)子系統(tǒng)。

參見(jiàn)圖1，本發(fā)明實(shí)施例提供的嵌入?yún)^(qū)域選擇的音頻水印技術(shù)嵌入子系統(tǒng)，包括選擇合適區(qū)域嵌入模塊1、第一時(shí)頻轉(zhuǎn)換模塊2、第一擴(kuò)頻序列生成模塊3、水印嵌入模塊4和時(shí)頻逆變換模塊5，具體實(shí)施時(shí)可以采用軟件固化技術(shù)實(shí)現(xiàn)各模塊。

所述選擇合適區(qū)域嵌入模塊1，對(duì)讀取的時(shí)域音頻信號(hào)幀進(jìn)行判斷，具體實(shí)施時(shí)可以逐幀判斷是否能夠滿足嵌入水印的條件：不滿足就跳過(guò)此幀，繼續(xù)下一幀的判斷；如果滿足就將信號(hào)輸出給第一時(shí)頻變換模塊2，根據(jù)讀取到的時(shí)域音頻信號(hào)的采樣率和人耳較為敏感的頻率范圍計(jì)算此頻域信號(hào)嵌入水印的范圍，并將可嵌入范圍內(nèi)的頻域信號(hào)輸出給水印嵌入模塊4，將該嵌入范圍的最大值和最小值輸出給第一擴(kuò)頻序列生成模塊3；

所述第一時(shí)頻轉(zhuǎn)換模塊2，用于將讀取到的時(shí)域音頻信號(hào)轉(zhuǎn)換為頻域信號(hào)，輸出給水印嵌入模塊4；

所述第一擴(kuò)頻序列生成模塊3，用于根據(jù)隨機(jī)數(shù)種子和選擇合適區(qū)域嵌入模塊1輸入的 嵌入范圍的最大值和最小值生成與嵌入范圍同長(zhǎng)度的幅值為1或-1均勻分布的隨機(jī)序列，并將此隨機(jī)序列輸出給水印嵌入模塊4；

所述水印嵌入模塊4，對(duì)于頻域信號(hào)中的幅度譜，生成頻域的帶有水印信息的音頻信號(hào)輸出給時(shí)頻逆變換模塊5；

所述時(shí)頻逆變換模塊5，用于將水印嵌入模塊4輸入的頻域的帶有水印信息的音頻信號(hào)轉(zhuǎn)換為時(shí)域的帶有水印信息的音頻信號(hào)，并將此時(shí)域的帶有水印信息的音頻信號(hào)生成音頻文件，就得到帶有水印信息的音頻文件。

參見(jiàn)圖2，本發(fā)明實(shí)施例提供的基于相位編碼的自適應(yīng)音頻水印檢測(cè)子系統(tǒng)，包括選擇合適區(qū)域檢測(cè)模塊6、第二時(shí)頻轉(zhuǎn)換模塊7、第二擴(kuò)頻序列生成模塊8、相關(guān)檢測(cè)模塊9，具體實(shí)施時(shí)可以采用軟件固化技術(shù)實(shí)現(xiàn)各模塊。

所述選擇合適區(qū)域檢測(cè)模塊6與選擇合適區(qū)域嵌入模塊1的功能基本相同，不滿足水印嵌入條件的區(qū)域，一般也不含有水印，檢測(cè)時(shí)可以不用考慮：具體實(shí)施時(shí)可以逐幀判斷，對(duì)于不滿足檢測(cè)條件的幀，跳過(guò)不檢測(cè)，繼續(xù)下一幀的判斷；滿足檢測(cè)條件的音頻信號(hào)輸出給第二時(shí)頻變換模塊7，同樣將頻率檢測(cè)區(qū)域的最大值與最小值輸出給第二時(shí)頻轉(zhuǎn)換模塊7和第二擴(kuò)頻序列生成模塊8；

所述第二時(shí)頻轉(zhuǎn)換模塊7，用于將讀取到的時(shí)域音頻信號(hào)轉(zhuǎn)換為頻域信號(hào)，輸出給相關(guān)檢測(cè)模塊9；

所述第二擴(kuò)頻序列生成模塊8與第一擴(kuò)頻序列生成模塊3的功能基本相同，將產(chǎn)生的結(jié)果輸出給相關(guān)檢測(cè)模塊9；

所述相關(guān)檢測(cè)模塊9，用于根據(jù)檢測(cè)范圍對(duì)輸入的待檢測(cè)的頻域幅值信號(hào)和擴(kuò)頻序列生成模塊9輸入的擴(kuò)頻序列，計(jì)算相關(guān)值，根據(jù)相關(guān)值的符號(hào)，判斷出水印。

各模塊具體實(shí)現(xiàn)參見(jiàn)方法相應(yīng)步驟，本發(fā)明不予贅述。本發(fā)明實(shí)施例提供的基于嵌入?yún)^(qū)域選擇的音頻水印方法，包括嵌入過(guò)程和檢測(cè)過(guò)程。

參見(jiàn)圖3，本發(fā)明實(shí)施例提供的基于選擇區(qū)域的音頻水印嵌入過(guò)程可以采用計(jì)算機(jī)軟件技術(shù)手段自動(dòng)進(jìn)行流程，具體包括以下步驟：

步驟A1，讀取音頻文件，對(duì)時(shí)域的音頻信號(hào)x先分幀，得到采樣率fs1和分幀后的第n幀時(shí)域音頻信號(hào)x_n(幀長(zhǎng)為N)，對(duì)每幀信號(hào)x_n進(jìn)行是否能夠作為嵌入?yún)^(qū)域的判斷，判斷包含兩方面的判斷：

1)判斷x_n的平均能量的大小是否超出設(shè)定的閾值，來(lái)判斷當(dāng)前幀x_n是否為靜音區(qū)，如 果是靜音區(qū)就不允許嵌入水印，否則超出閾值就不是靜音區(qū)，可能進(jìn)行嵌入。通過(guò)下面的公式計(jì)算第n幀的平均能量

其中，N為幀長(zhǎng)，即一幀內(nèi)的樣本點(diǎn)數(shù)；i為一幀內(nèi)的樣本點(diǎn)索引序號(hào)，取值在0到N-1之間；x_n²(i)表示第n幀時(shí)域信號(hào)x_n在幀內(nèi)第i點(diǎn)的能量；τ₁為平均能量的判決閾值，具體實(shí)施時(shí)本領(lǐng)域技術(shù)人員可自行預(yù)設(shè)取值，例如根據(jù)經(jīng)驗(yàn)得到；如果超出閾值，則滿足條件1)，進(jìn)行下面條件2)的判斷。

2)對(duì)于一幀內(nèi)出現(xiàn)瞬態(tài)信號(hào)的情況，由于其頻率劇烈變化，會(huì)造成的較大的方差，在檢測(cè)時(shí)信號(hào)方差越大造成的水印檢測(cè)的錯(cuò)誤概率越高，這種情況也不應(yīng)該嵌入水印。通過(guò)將一幀分解為S個(gè)塊，分別計(jì)算出S個(gè)塊的能量，通過(guò)最大能量的塊與最小能量塊的能量比rate和閾值τ₂的比較，rate大于τ₂則認(rèn)為是該幀信號(hào)包含瞬態(tài)信號(hào)不予嵌入水印，否則可以嵌入水印。具體實(shí)施時(shí)，本領(lǐng)域技術(shù)人員可自行預(yù)設(shè)S的取值。

具體實(shí)現(xiàn)方式如下：

首先將一幀信號(hào)x_n分成S個(gè)塊，則每個(gè)子塊內(nèi)的樣本點(diǎn)數(shù)M為

M＝N/S (2)

每個(gè)塊的能量E_i計(jì)算如下

其中，i表示幀內(nèi)塊的索引序號(hào)，j表示幀內(nèi)樣本點(diǎn)的索引序號(hào)，x_n²(j)表示第n幀時(shí)域信號(hào)x_n在幀內(nèi)第j點(diǎn)的能量。

找出塊能量中的最大能量E_Max和最小能量E_Min

E_Max＝MAX{E_i}，E_Min＝MIN{E_i}，i∈[0,S-1] (4)

其中，MAX，MIN分別表示求最大值函數(shù)和最小值函數(shù)。

最大能量和最小能量的比rate計(jì)算如下：

如果rate＞τ₂，就認(rèn)為信號(hào)幀x_n內(nèi)存在瞬態(tài)信號(hào)，該幀不嵌入水??；否則，可以嵌入水印。其中τ₂為閾值，具體實(shí)施時(shí)本領(lǐng)域技術(shù)人員可自行預(yù)設(shè)取值，例如τ₂為瞬態(tài)信號(hào)的檢測(cè)閾值，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)得到。

然后針對(duì)能夠作為嵌入?yún)^(qū)域的各幀信號(hào)x_n，對(duì)于音頻水印的嵌入頻率段的選擇，應(yīng)為人耳感知較為顯著的區(qū)域，本領(lǐng)域技術(shù)人員可根據(jù)人耳感知特性自行預(yù)先設(shè)定，例如1000-7000Hz。因?yàn)檫@些區(qū)域的信號(hào)在經(jīng)過(guò)濾波、音頻壓縮等攻擊后，不會(huì)被去除。所以將水印嵌入到感知明顯的區(qū)域，在經(jīng)受一些信號(hào)攻擊后不會(huì)被抹掉，能夠檢測(cè)出來(lái)。設(shè)設(shè)根據(jù)人耳感知敏感的頻率部分預(yù)設(shè)的嵌入的開(kāi)始頻率為FWMIN、結(jié)束頻率為FWMAX，對(duì)應(yīng)一幀的開(kāi)始嵌入點(diǎn)freqmin1和嵌入結(jié)束點(diǎn)freqmax1求取如下，

freqmin1＝floor((FWMIN×2.0/fs1)×N) (6)

freqmax1＝floor((FWMAX×2.0/fs1)×N) (7)

其中，floor為向下取整函數(shù)。

根據(jù)開(kāi)始嵌入點(diǎn)freqmin1和嵌入結(jié)束點(diǎn)freqmax1，選取此范圍內(nèi)的頻域音頻信號(hào)。

具體實(shí)施時(shí)可以逐幀判斷，不滿足條件的跳過(guò)，進(jìn)行下一幀的判斷。

步驟A2，對(duì)能夠嵌入水印的信號(hào)幀x_n，進(jìn)行FFT變換(快速離散傅立葉變換)為頻域信號(hào)X_n。

步驟A3，利用密鑰key作為隨機(jī)數(shù)種子，生成長(zhǎng)度為freqmax1-freqmin1+1的二進(jìn)制偽隨機(jī)擴(kuò)頻序列u。

在MATLAB中的實(shí)施例具體過(guò)程如下：

首先，利用密鑰key，調(diào)用RandStream函數(shù)(隨機(jī)種子函數(shù))對(duì)rand函數(shù)(隨機(jī)數(shù)生成函數(shù))進(jìn)行初始化，然后調(diào)用rand函數(shù)生成隨機(jī)數(shù)，由于rand函數(shù)生成的隨機(jī)數(shù)是0～1之間的數(shù)，還需對(duì)這些數(shù)進(jìn)行四舍五入變成0和1的二進(jìn)制偽隨機(jī)序列，然后將此單極性的偽隨機(jī)序列，轉(zhuǎn)為雙極性只含有+1和-1的偽隨機(jī)序列u。

步驟A4，根據(jù)擴(kuò)頻序列u、頻域信號(hào)X_n和水印比特b，利用下面的公式(8)進(jìn)行水印的嵌入，得到嵌入水印后的頻域信號(hào)，計(jì)算實(shí)現(xiàn)如下

|X′_n|＝|X_n|+bαu (8)

其中，α為常數(shù)，控制水印的嵌入強(qiáng)度，具體實(shí)施時(shí)本領(lǐng)域技術(shù)人員可預(yù)設(shè)取值；|X_n|和|X′_n|分別表示嵌入水印前的頻域幅值和嵌入水印后的頻域幅度，然后通過(guò)歐拉公式得到嵌入 水印后的頻域信號(hào)。

其中，∠X_n表示頻域信號(hào)的相位，X′_n表示嵌入水印后的頻域信號(hào)，e為數(shù)學(xué)自然指數(shù)。

步驟A5，將嵌入水印后的頻域信號(hào)X′_n變換到時(shí)域，最后生成音頻文件，即得到嵌入水印的音頻文件。

參見(jiàn)圖4，本發(fā)明實(shí)施例提供的基于選擇區(qū)域嵌入的音頻水印檢測(cè)過(guò)程，可以采用計(jì)算機(jī)軟件技術(shù)手段自動(dòng)進(jìn)行流程，具體包括以下步驟：

步驟B1，讀取待檢測(cè)的音頻文件，得到的時(shí)域分幀后的第n幀信號(hào)z_n和采樣率fs2，對(duì)各時(shí)域信號(hào)z_n采取步驟A1中一樣的判決方法，

即考慮如下兩個(gè)條件，

1)信號(hào)x_n的平均能量的大小超出預(yù)設(shè)的相應(yīng)閾值τ₁，是則為靜音區(qū)，不允許嵌入水??；

2)如果信號(hào)x_n內(nèi)包含瞬態(tài)信號(hào)，則不允許嵌入水印。

則不為靜音區(qū)且不包含瞬態(tài)信號(hào)的幀信號(hào)，能夠嵌入水印并有待檢測(cè)。

具體實(shí)施時(shí)可以逐幀判斷，不滿足條件的跳過(guò)，進(jìn)行下一幀的判斷。

針對(duì)能夠作為嵌入?yún)^(qū)域的各幀信號(hào)x_n，作為待檢測(cè)的信號(hào)，計(jì)算檢測(cè)范圍的頻域起始點(diǎn)freqmin2和頻域結(jié)束點(diǎn)freqmax2

freqmin2＝floor((FWMIN×2.0/fs2)×N) (10)

freqmax2＝floor((FWMAX×2.0/fs2)×N) (11)

步驟B2，對(duì)于滿足檢測(cè)條件的信號(hào)z_n，進(jìn)行離散傅立葉變換得到待檢測(cè)信號(hào)的頻域信號(hào)Z_n，相應(yīng)頻域幅度值記為|Z_n|。

步驟B3，利用密鑰key，生成二進(jìn)制擴(kuò)頻序列u(與上面嵌入方法得到的u方式相同)，即利用密鑰key作為隨機(jī)數(shù)種子，生成長(zhǎng)度為freqmax2-freqmin2+1的二進(jìn)制偽隨機(jī)擴(kuò)頻序列u。

步驟B4，根據(jù)擴(kuò)頻序列u和待檢測(cè)信號(hào)的頻域幅度值|Z_n|，通過(guò)計(jì)算擴(kuò)頻序列u和待檢測(cè)信號(hào)的頻域幅度值|Z_n|的相關(guān)值，計(jì)算出檢測(cè)的充分統(tǒng)計(jì)量r_n

其中，<·>表示信號(hào)的內(nèi)積計(jì)算。

如果充分統(tǒng)計(jì)量r_n≥0，那么檢測(cè)到的水印比特為b＝1；否則，檢測(cè)到的水印比特為b＝0。

本發(fā)明中所描述的具體實(shí)施例僅僅是對(duì)本發(fā)明精神作舉例說(shuō)明。本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對(duì)所描述的具體實(shí)施例做各種各樣的修改或補(bǔ)充或采用類似的方式替代，但并不會(huì)偏離本發(fā)明的精神或者超越所附權(quán)利要求書(shū)所定義的范圍。