MPEG4 AAC中数字水印实现方法

引用

摘要：

运动图像专家工作组标准(MPEG4)中的高级音频编码(AAC)中数字水印实现方法，其特征在于，在量化过程中嵌入水印信息；在实现量化前，主动调整决定量化步长的量化因子，使得在进行量化相应的子带频谱数据时采用更小的量化步长，为该子带分配更多的数据空间，从而自然地为嵌入水印信息产生了冗余的数据空间。本发明具有可灵活地控制嵌入的水印信息量，嵌入过程不会引入明显的噪声等优点。

专利类型：发明专利

申请/专利号：CN200810112271.0

申请日期：2008-05-22

公开/公告号：CN101286318

公开/公告日：2008-10-15

主分类号：G10L19/00(2006.01)I

申请/专利权人:清华大学

发明/设计人:徐淑正;王鹏军;曾琳;张鹏;杨华中

主申请人地址:100084北京市100084-82信箱

专利代理机构:北京众合诚成知识产权代理有限公司

代理人:朱琨

国别省市代码:北京;11

权利要求：

1. 运动图像专家工作组标准(MPEG4)中的高级音频编码(AAC)中数字水印实现方法，其特征在于，所述方法是在高级音频编码过程中依次按照以下步骤实现的：步骤(1)1024点频谱数据经过滤波器组处理后划分成49个量化子带，量化后的第i个频谱数据用ix(i)表示，则：<math-cwu><![CDATA[<math> <mrow> <mi>ix</mi> <mrow> <mo>(</mo> <mi>i</mi> <mo>)</mo> </mrow> <mo>=</mo> <mi>sign</mi> <mrow> <mo>[</mo> <mi>xr</mi> <mrow> <mo>(</mo> <mi>i</mi> <mo>)</mo> </mrow> <mo>]</mo> </mrow> <mo>·</mo> <mi>int</mi> <mo>{</mo> <msup> <mrow> <mo>[</mo> <mfrac> <mrow> <mo>|</mo> <mi>xr</mi> <mrow> <mo>(</mo> <mi>i</mi> <mo>)</mo> </mrow> <mo>|</mo> </mrow> <msup> <mroot> <mn>2</mn> <mn>4</mn> </mroot> <mrow> <mi>quantizer</mi> <mo>_</mo> <mi>stepsize</mi> </mrow> </msup> </mfrac> <mo>]</mo> </mrow> <mn>0.75</mn> </msup> <mo>-</mo> <mn>0.0946</mn> <mo>}</mo> </mrow></math>]]></math-cwu>其中：sign()为取符号函数；int()为向下取整函数；xr(i)为量化之前的第i个频谱数据；quantizer_stepsize是第i个频谱数据所在子带的量化步长，已知值；步骤(2)计算需要潜入信息的子带的位置，选择平均幅度超过某一阈值的所有子带作为嵌入数据的子带，各子带得平均幅度E表示为：<math-cwu><![CDATA[<math> <mrow> <mi>E</mi> <mo>=</mo> <mfrac> <mn>1</mn> <mrow> <mi>max</mi> <mi>k</mi> </mrow> </mfrac> <munderover> <mi>Σ</mi> <mrow> <mi>k</mi> <mo>=</mo> <mn>1</mn> </mrow> <mrow> <mi>max</mi> <mi>k</mi> </mrow> </munderover> <mo>|</mo> <mi>c</mi> <mrow> <mo>[</mo> <mi>g</mi> <mo>]</mo> </mrow> <mrow> <mo>[</mo> <mi>w</mi> <mo>]</mo> </mrow> <mrow> <mo>[</mo> <mi>b</mi> <mo>]</mo> </mrow> <mrow> <mo>[</mo> <mi>k</mi> <mo>]</mo> </mrow> <mo>|</mo> </mrow></math>]]></math-cwu>其中：g代表组(groups)索引w代表窗(windows)索引b代表量化子带(scale factor bands)索引k代表量化系数索引步骤(3)修改步骤(2)所选量化子带的量化因子；步骤(3.1)先选择顺序靠前的帧，在选择其中量化子带位置靠前的量化子带，设为量化子带b；步骤(3.2)按照下式修改步骤(3.1)得到的量化子带b对应的量化因子quantizer_stepsize[b]：<math-cwu><![CDATA[<math> <mrow> <mi>quantizer</mi> <mo>_</mo> <mi>stepsize</mi> <mrow> <mo>[</mo> <mi>b</mi> <mo>]</mo> </mrow> <mo>=</mo> <mi>quantizer</mi> <mo>_</mo> <msup> <mi>stepsize</mi> <mo>′</mo> </msup> <mrow> <mo>[</mo> <mi>b</mi> <mo>]</mo> </mrow> <mo>-</mo> <mfrac> <mn>16</mn> <mn>3</mn> </mfrac> <mo>,</mo> </mrow></math>]]></math-cwu>其中quantizer_stepsize′[b]为修改前的量化因子；步骤(4)把频谱数据按照步骤(3)中得到的量化因子进行量化，量化后的频谱数据为：<math-cwu><![CDATA[<math> <mrow> <mi>q</mi> <mrow> <mo>[</mo> <mi>g</mi> <mo>]</mo> </mrow> <mrow> <mo>[</mo> <mi>w</mi> <mo>]</mo> </mrow> <mrow> <mo>[</mo> <mi>b</mi> <mo>]</mo> </mrow> <mrow> <mo>[</mo> <mi>k</mi> <mo>]</mo> </mrow> <mo>=</mo> <mi>sign</mi> <mo>[</mo> <mi>c</mi> <mrow> <mo>[</mo> <mi>g</mi> <mo>]</mo> </mrow> <mrow> <mo>[</mo> <mi>w</mi> <mo>]</mo> </mrow> <mrow> <mo>[</mo> <mi>b</mi> <mo>]</mo> </mrow> <mrow> <mo>[</mo> <mi>k</mi> <mo>]</mo> </mrow> <mo>]</mo> <mo>·</mo> <mi>int</mi> <mo>{</mo> <msup> <mrow> <mo>[</mo> <mfrac> <mrow> <mo>|</mo> <mi>c</mi> <mrow> <mo>[</mo> <mi>g</mi> <mo>]</mo> </mrow> <mrow> <mo>[</mo> <mi>w</mi> <mo>]</mo> </mrow> <mrow> <mo>[</mo> <mi>b</mi> <mo>]</mo> </mrow> <mrow> <mo>[</mo> <mi>k</mi> <mo>]</mo> </mrow> <mo>|</mo> </mrow> <msup> <mroot> <mn>2</mn> <mn>4</mn> </mroot> <mrow> <mi>quantizer</mi> <mo>_</mo> <mi>stepsize</mi> <mo>[</mo> <mi>b</mi> <mo>]</mo> </mrow> </msup> </mfrac> <mo>]</mo> </mrow> <mn>0.75</mn> </msup> <mo>-</mo> <mn>0.0946</mn> <mo>}</mo> <mo>;</mo> </mrow></math>]]></math-cwu>步骤(5)在步骤(4)得到的相应子带的量化数据中嵌入水印信息，其方法如下：步骤(5.1)对量化数据进行尾部数据删除运算，如下式：q[g][w][b][k]＝[q[g][w][b][k]&(～1)]；步骤(5.2)取出水印信息的一位嵌入至该量化数据最低有效位，如下式：q[g][w][b][k]＝q[g][w][b][k]|(m[i]&1)。

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