數(shù)字音頻信息隱藏

數(shù)字音頻信息隱藏信息隱藏的原型和性能要求。經(jīng)典音頻信息隱藏技術其他音頻隱藏技術（ACC、PST、GSM）主要展示內(nèi)容信息隱藏技術保密通信的原型AliceBobwendy魯棒性。不可感知性是否需要對原始聲音進行提取數(shù)據(jù)提取的誤碼率嵌入的信息量信息隱藏的性能要求信息隱藏基本性能之間的矛盾隱藏容量不可感知性魯棒性空間域信息隱藏技術將秘密信息直接嵌入到音頻載體的時域數(shù)據(jù)中。代表算法：LSB算法，回聲隱藏算法變換域信息隱藏技術先對采樣數(shù)據(jù)進行適當?shù)淖儞Q，然后將保密信息嵌入到音頻載體中，然后通過相應的反變換恢復出保密信息。代表算法：相位編碼算法，DCT域的相位隱藏經(jīng)典信息隱藏技術的兩個方向LSB Least

Significant

Bit

最不重要位法任何的秘密數(shù)據(jù)都可以看作是一串二進制位流，而音頻文件的每一個采樣數(shù)據(jù)也是用二進制數(shù)來表示。在數(shù)字音頻音頻信號的最低比特位，輕微地改變音頻信號幅度的方法?？臻g域信息隱藏技術——LSB讀取音頻信號，從中截取信號{Xi}；將截取的音頻信號{Xi}變換成二進制流{Y(i

，j)}，其中每個信號對應的二進制流取8位；將二進制流的第8位{Y(i,8)}依次替換為隱藏信息；將得到的二進制流恢復成音頻信號，得隱藏信息后的音頻信號。LSB算法舉例——音頻中嵌入隱藏信息取音頻，讀取相同部分的信號｛Xi｝將Xi變換成二進制流｛Y(i,j)｝將二進制流的第八位重組為隱藏信息。LSB算法舉例——音頻中讀取隱藏信息fid=fopen(‘wav’,’rab’);%打開音頻文件a=fread(fid,inf,’uchar’);%數(shù)據(jù)二值化

n=length(a)-44;%獲取音頻數(shù)據(jù)長度，44是頭文件

fclose(fid);%關閉文件LSB程序分析——讀入音頻io=imread(‘filenamebmpw’)%讀取圖像文件[row

col]=size(io);%獲取圖像的行列數(shù)

wi=io(:);%把圖像數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為向量if

row*col>n/8error(‘文件太大’)endLSB程序分析——讀入圖像水印watermarkedaudio=a;%記加水印后的音頻數(shù)據(jù)watermarklength=row*col;%記水印長度。

fprintf(‘嵌入水印長度為：%.0d/n",marklength);%通過循環(huán)嵌入水印

for

k=1:row*colwatermarkedaudio(44+k)=bitset(watermarkedaudio(44+k),1,wi(k));endLSB程序分析——水印隱藏%畫圖比較加水印前后的音頻數(shù)據(jù)

figure;subplot(2,1,1);plot(a);subplot(2,1,2);plot(watermarkedaudio);%保存加水印后的音頻數(shù)據(jù)

fid=fopen(‘2.wav’,’wb’);fwrite(fid,watermarkedaudio,’uchar’);fclose(fid)LSB程序分析——輸出保存音頻數(shù)據(jù)結(jié)果顯示結(jié)果展示原理：音頻域在時域的后屏蔽作用，即弱信號在強信號消失后變得無法聽見。(50~200ms)載體數(shù)據(jù)：耳機里聽到的聲音，沒有回聲?；芈曤[藏數(shù)據(jù)：揚聲器聽到的聲音，墻壁會反射回聲，可是人不會察覺回聲存在，延時不同的時間，隱藏信息“1”和“0”?？臻g域隱藏技術——回聲隱藏算法回聲隱藏算法編碼過程“1”內(nèi)核“0”內(nèi)核xx嵌入后提取信號“1”提取信號“0”提取信號原始信號分段卷積處理延時0.1s卷積處理延時0.2s將音頻信號按嵌入的比特數(shù)進行分段。求各段的倒譜自相關，比較峰值出現(xiàn)的位置，根據(jù)偏移量判斷峰值是“1”還是“0”?；匾綦[藏算法提取過程原理：人耳對絕對相位的不敏感性，而對相對相位的敏感性。過程：用代表秘密數(shù)據(jù)的參考相位替換原音頻段的絕對相位，并對其他音頻段進行調(diào)整，保持各段之間的相對相位不變。難點：秘密數(shù)據(jù)參考相位急劇變化時，會出現(xiàn)明顯的相位離差，會影響信息的隱蔽性和增加譯碼的難度。變換域隱藏技術——相位編碼算法時域和頻域的關系相位編碼算法嵌入步驟將音頻文件分成N個段Sn[i]對第n個段做第K個點的傅立葉變換，并構造相位矩陣和幅值矩陣。存儲相鄰段之間的相位差分。（保持相對相位不變）根據(jù)要嵌入的值，改變第一段的相位，在隱藏“1”的位置用π/2代替，在隱藏“0”的值用“-π/2”代替。重新構建相位矩陣。用修改后的相位矩陣和原始幅值矩陣，重新構建音頻文件。將接收到的音頻分段。提取一段，對其進行傅立葉變換，計算相位值。根據(jù)發(fā)送方分段的長度，傅立葉變換的點數(shù)，以及分段間隔。，判斷數(shù)據(jù)是“1”還是“0”，恢復嵌入的秘密信息。相位編碼算法解碼步驟人耳的掩蔽效應，語音頻譜中能量較高頻段的噪聲相對于能量較低頻段的噪聲更不宜被感知。低頻中魯棒性較好,不可感知性較差，高頻與之相反。保密語相當域噪聲，中低頻位于語音能量較高的頻段，在此處嵌入人耳不宜被察覺。變換域隱藏技術——DCTDCT Discrete

Cosine

Transform

離散余弦變換載體語音信號分段處理。離散余弦變換。（時域轉(zhuǎn)換到頻域）用量化的方法嵌入保密語音信息，即把保密信息嵌入到中低頻的系數(shù)上。含有保密信息的混合語音生成。DCT域的音頻信息隱藏——嵌入算法混合語音分段處理。混合語音信號做離散余弦變換。提取保密信息的二進制序列。DCT域的音頻信息隱藏——提取算法DCT域的音頻信息隱藏框圖語音分段DCT變換量化嵌入IDCT變換載體語音保密語音含有隱藏信息的混合語音DCT域的音頻信息提取框圖分段預處理DCT變換量化提取含有隱藏信息的混合語音保密語音LSB:算法簡單，可編碼的數(shù)據(jù)量大，嵌入和提取信息速度快，但對信道干擾和數(shù)據(jù)操作的抵抗能力差?；芈曤[藏：不可感知性好，對于一些壓縮的數(shù)據(jù)，魯棒性較好，但提取率不夠好。相位編碼：提取率較高，魯棒性較好，但是當載體信號的環(huán)境較為安靜時，嵌入量低。DCT：提取率較高，魯棒性較好，但算法較復雜。總結(jié)AAC

先進音頻隱藏標準ACC和MP3都屬于感知編碼技術。感知編碼技術屬于有損壓縮編碼技術，如MP3，其主要原理在于人耳感知的隱蔽特性。與MP3相比，ACC音質(zhì)較好，也能節(jié)省存儲空間與帶寬。其他音頻隱藏方法——ACC小值區(qū)（中高頻段）一般采用Huffman來編碼，編碼過程中每一個比例因子帶4個量化系數(shù)組成一組

index。計算公式：index=27*quant[i]+9*quant[i+1]+3*quant[i+2]+quant[i+3]+40我們通過修改量化系數(shù)的最后一組quant[i+3]來進行隱寫ACC編碼預備知識——Huffman算法將秘密信息與偽隨機序列異或，生成秘密信息M根據(jù)ACC密碼本對小值區(qū)進行Huffman解碼，得到index修改index最后一個量化系數(shù)quant[i+3]。進行信息嵌入。重復以上步驟，直至隱藏信息結(jié)束。ACC編碼——嵌入過程PSTNPublic

Switched

Telephone

Network

公共交通電話網(wǎng)絡將要傳送的秘密話音信息，保存在于其不相關的非保密話音下。替音電話是一種頻域結(jié)合時域的語音隱藏算法。PSTN音頻隱藏技術替音電話原理圖A/DD/AD/AA/D替音算法密話輸入明話輸入輸入聽筒電話線路接受信號GSM Global

System

for