1.基于两阶段嵌入的可逆鲁棒医学音频方法,其特征在于,包括:(1)通过频域变换函数将原始音频转换成两个独立的嵌入域,包括低频嵌入域和高频嵌入域;
(2)采用鲁棒水印算法在低频嵌入域中嵌入鲁棒水印,形成新低频嵌入域;
(3)将新低频嵌入域和低频嵌入域之间的水印误差作为可逆水印信息,嵌入到高频嵌入域中,形成新高频嵌入域;
(4)将新低频嵌入域和新高频嵌入域通过频域变换函数的逆变换生成含水印音频;
(5)对含水印音频进行水印信息的提取。
2.根据权利要求1所述的基于两阶段嵌入的可逆鲁棒医学音频方法,其特征在于,步骤
1音频转换过程为:
将原始音频A表示成采样点集合,记为{a1,a2,a3,a4,...,a2g‑1,a2g},通过小波变换将原始音频A分解为低频嵌入域Al和高频嵌入域Ah,通过频域变换函数F对采样点对进行处理,表达式为:式中g表示采样点数量的一半,g是整数,al表示低频嵌入域信号,ah表示高频嵌入域信号;低频嵌入域Al和高频嵌入域Ah长度相同。
3.根据权利要求2所述的基于两阶段嵌入的可逆鲁棒医学音频方法,其特征在于,步骤
2在嵌入鲁棒水印的过程包括:
(201)将低频嵌入域Al均匀分成不重叠、长度相等的子音频,每个子音频有2n个采样点,其中n表示一个子音频采样点数量的一半,n是整数,每一个子音频的采样点记为al(1),al(2) ,......,al (2n) ,为确保信息安全 ,定义一个随机映 射关系:将原采样点位置顺序打乱, 表示映射之后的
采样点的位置序列;
定义 表示低频嵌入域Al的子音频中第 个采样点值,1≤i≤2n;
(202)对每一个低频嵌入域的子音频嵌入1比特水印w1,w1∈{0,1},嵌入公式如下:其中 表示嵌入水印后低频嵌入域Al的子音频中第 个采样点值,由 构成的集合表示为新低频嵌入域 μ为水印嵌入强度,dl表示低频嵌入域Al的子音频前后两部分的采样点集差值,表达式为:嵌入鲁棒水印后,新低频嵌入域 的子音频前后两部分的采样点差值 修改为:(203)由于采样点值的改变产生溢出,将改变后溢出的采样点标记序列并还原至原始采样点值,对未溢出的采样点保留新采样点值。
4.根据权利要求3所述的基于两阶段嵌入的可逆鲁棒医学音频方法,其特征在于,步骤
3水印误差用E表示,产生水印误差的因素包括水印嵌入强度μ和低频嵌入域Al的子音频前后两部分的采样点集差值集合D={dl(1),dl(2),......},其中dl(1),dl(2)分别表示低频嵌入域Al的第一个和第二个子音频的dl,表达式为:其中 表示加法二元运算。
5.根据权利要求4所述的基于两阶段嵌入的可逆鲁棒医学音频方法,其特征在于,步骤
3嵌入过程包括:
(301)将高频嵌入域Ah均匀分成不重叠、长度相等的子音频,每个子音频中采样点分为M组,M表示高频嵌入域的一个子音频中分组的数量;
每组包括2个采样点, 表示第p个高频嵌入域的子音频中第k个采样点组的第q个采样点,q∈{1,2}; 表示第p个高频嵌入域的子音频的第k个采样点组的采样点的差,k是整数,表达式为:第p个高频嵌入域的子音频中所有采样点组的差之和称为第p个高频嵌入域的子音频的差分统计量,记为S(p),表达式:(302)通过改变 实现对S(p)的改变,从而将水印可逆的嵌入,嵌入表达式为:其中B表示S(p)的改变量, 表示不超过 的最大整数, 表示改变后的值;S(p)′表示S(p)改变后的值,表达式为:选择秘钥T>|S|max,其中S表示高频嵌入域的子音频的整体差分统计量,S(p)的改变量B计算为:(303)通过改变S(p)移动差分统计量的直方图,从而将水印序列可逆的嵌入到高频嵌入域Ah中,每一高频嵌入域的子音频中嵌入1比特水印信息,w(p)表示Ah中第p个高频嵌入域的子音频中嵌入的水印,w(p)∈E,E表示水印误差;当水印为0时,S(p)不变,当水印为1时,S(p)′=S(p)+B,即差分统计量S={S(p)|1≤p≤N},N为高频嵌入域Ah中子音频的个数;令其中α(k)表示 的改变量,通过对第p个高频嵌入域的子音频中第k个采样点组的第q个采样点 进行整数变换实现 的改变,从而实现S(p)的改变;整数变换表达式为:其中 是 经过整数变换后的值,由 构成的集合表示新高频嵌入域
(304)经过变换后的 可能不在原采样点值范围内,在嵌入水印之前需要对音频进行预处理,防止溢出现象产生,由上式得:又因为1≤k≤M, 所以有:
令
其中σ表示 能取得的最大值,首先遍历带嵌入水印的采样点,标记不在原采样点值范围内的采样值,然后将这些被标记的采样点值调整到原采样点值内,低于原采样点值下限的调整到下限,高于原采样点值上限的值调整到上限。
6.根据权利要求5所述的基于两阶段嵌入的可逆鲁棒医学音频方法,其特征在于,步骤
4生成含水印音频过程为:将步骤2中的新低频嵌入域 和步骤3中的新高频嵌入域 通‑1 w过变换函数的逆变换F 重构含水印音频A。
7.根据权利要求6所述的基于两阶段嵌入的可逆鲁棒医学音频方法,其特征在于,步骤
5提取过程包括:
w
(501)通过频域函数F将含水印音频A 分解为两个独立嵌入域,包括新低频嵌入域和新高频嵌入域(502)通过移动差分直方图提取可逆水印信息w2并保存, 被恢复为Ah;
(503)从 中提取鲁棒水印w1,通过可逆水印信息w2将 恢复为Al;
‑1
(504)通过变换函数的逆变换F 将Ah和Al恢复为原始音频A。