本发明专利技术公开了一种基于索引值的压缩域音频数字隐写及提取方法，该数字隐写方法隐写操作发生在量化与熵编码过程中，因此由隐写而引入的失真也能借助失真调整机制得到有效控制，从而有效地保证了秘密信息的隐写安全性，保证了秘密信息的不可检测性和感知透明度；该数字提取方法通过音频颗粒的索引值直接提取出秘密信息比特位，提取过程简单有效，并且由于音频颗粒的索引值可以从音频颗粒的边信息中提取得到，因此无需对音频颗粒进行解码，即无需进行经历反熵编码、反量化、逆MDCT变换和逆滤波等复杂环节，从而有效地提高了提取秘密信息过程的实时性，同时大大降低了计算复杂度。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种多媒体隐秘通信安全技术，尤其是涉及。
技术介绍
随着多媒体技术与互联网技术的快速发展，多媒体通信已成为人们进行信息交流的重要手段，信息安全与保密也显得越来越重要。数字隐写是目前信息安全领域的重要课题之一，它是以数字多媒体为掩蔽载体，把需要发送的秘密信息嵌入到载体中，以不引起外界注意的方式通过公开信道进行传输。从隐写技术对掩蔽载体的要求来讲，压缩域音频如MPEG-1 Layer III (以下简称MP3)，是极易成为隐写对象的一种掩蔽载体，这主要是因为压缩域音频在互联网中极为常见和流行，在这类载体中进行秘密信息的隐藏，具有很强的迷惑性；另一方面，压缩域音频相对于文本和图像具有更大的文件尺寸，便于隐藏更多的秘密信息。目前已有多种基于MP3的隐写工具，如MP3Stego、MP3Stegz和Stego-Lame等，其中又以英国剑桥大学Petitcolas开发的MP3Stego最为经典而被广泛应用，其主要是根据量化编码后块长度的奇偶性作为隐写的依据，隐写前后MP3压缩域音频的感知质量保持良好。然而，有些学者也提出了针对MP3Stego的隐写检测方法，如Westfeld在IH2002会议中发表的论文“Detecting lowembedding rates”(“低嵌入速率的检测方法”)中指出经过MP3Stego隐写前后MP3压缩域音频的块长度统计分布有所变化；Qiao等在IJCNN2009会议中发表的论文“Steganalysisof MP3Stego”(“针对MP3Stego的隐写分析技术”)中认为相邻帧系数分布之间的连续性也受到MP3Stego隐写操作的影响。由此可见，MP3Stego方法在安全性方面还有待进一步提闻。尽管目前已出现了一些以压缩域音频为掩蔽载体的数字隐写方法，但是在隐写容量、不可检测性等方面仍有提升空间。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供，其能够与音频压缩编码标准保持兼容，能够有效地保证秘密信息的隐写安全性，且不可检测性和感知透明度高、计算复杂度低。本专利技术解决上述技术问题所采用的技术方案为:一种基于索引值的压缩域音频数字隐写方法，其特征在于具体包括以下步骤: ①在数字隐写端，将待处理的未压缩音频作为当前未压缩音频，并给定待隐写的二进制秘密信息比特流； ②在压缩域音频编码过程中，以音频颗粒为单位对当前未压缩音频进行编码压缩处理，从当前未压缩音频中取出一个待处理的音频颗粒，并将该待处理的音频颗粒作为当前音频颗粒； ③利用滤波器组对当前音频颗粒进行滤波处理，得到滤波处理后的音频颗粒；并利用心理声学模型对当前音频颗粒进行处理，得到对滤波处理后的音频颗粒进行加窗处理时需采用的窗口的类型，及当前音频颗粒对应的每个比例因子带的信掩比； ④根据滤波处理后的音频颗粒加窗处理时需采用的窗口的类型，对滤波处理后的音频颗粒进行修正离散余弦变换处理，得到当前音频颗粒对应的修正离散余弦变换系数； ⑤从待隐写的二进制秘密信息比特流中取出待隐写的秘密信息比特位，然后根据待隐写的秘密信息比特位和当前音频颗粒对应的修正离散余弦变换系数的比例因子的索引值，确定是否在当前音频颗粒中嵌入待隐写的秘密信息比特位，并确定是否修改当前音频颗粒对应的修正离散余弦变换系数的比例因子的索引值，得到编码时当前音频颗粒对应的修正离散余弦变换系数的比例因子的索引值； ⑥根据当前音频颗粒对应的每个比例因子带的信掩比和编码时当前音频颗粒对应的修正离散余弦变换系数的比例因子的索引值，对当前音频颗粒对应的修正离散余弦变换系数进行量化与熵编码； ⑦从当前未压缩音频中取出下一个待处理的音频颗粒作为当前音频颗粒，然后返回步骤③继续执行，直至当前未压缩音频中的所有音频颗粒处理完毕，得到含秘密信息的压缩音频； ⑧数字隐写端发送含秘密信息的压缩音频给数字提取端。所述的步骤⑤的具体过程为: ⑤-1、判断用于表示是否重复嵌入秘密信息比特位的标志位flag的值是否为0，如果是，则从待隐写的二进制秘密信息比特流中取出一个新的秘密信息比特位作为当前待隐写的秘密信息比特位，否则，取出上一次秘密信息比特位嵌入过程中保存的秘密信息比特位，作为当前待隐写的秘密信息比特位，其中，flag的初始值为O ; ⑤-2、根据当前音频颗粒对应的修正离散余弦变换系数的比例因子的索引值，确定当前音频颗粒中需嵌入的秘密信息比特位，具体过程为:如果当前音频颗粒对应的索引值属于第一索引值子集{0，1,2,3,8,9,10，14，15}，则确定当前音频颗粒中需嵌入的秘密信息比特位为比特“O”；如果当前音频颗粒对应的索引值属于第二索引值子集{4，5，6，7，11，12，13},则确定当前音频颗粒中需嵌入的秘密信息比特位为比特“ I” ； ⑤-3、判断当前音频颗粒对应的索引值是否为14且当前待隐写的秘密信息比特位是否为比特“ I ”，如果当前音频颗粒对应的索引值为14且当前待隐写的秘密信息比特位为比特“ 1”，则在当前音频颗粒中不嵌入秘密信息比特位，然后将当前音频颗粒对应的索引值修改为15，并保存当前待隐写的秘密信息比特位，同时置flag的值为1，再执行步骤⑥，否则，执行步骤⑤-4 ； ⑤-4、判断当前音频颗粒对应的索引值是否为15，如果是，则在当前音频颗粒中不嵌入秘密信息比特位，然后保存当前待隐写的秘密信息比特位，同时置flag的值为1，再执行步骤⑥，否则，执行步骤⑤-5; ⑤_5、判断当前音频颗粒对应的索引值是否为4或11或12或13且当前待隐写的秘密信息比特位是否为比特“0”，如果当前音频颗粒对应的索引值为4或11或12或13且当前待隐写的秘密信息比特位为比特“0”，则在当前音频颗粒中不嵌入秘密信息比特位，然后将当前音频颗粒对应的索引值修改为15，并保存当前待隐写的秘密信息比特位，同时置flag的值为1，再执行步骤⑥，否则，执行步骤⑤-6 ； ⑤-6、判断当前音频颗粒中需嵌入的秘密信息比特位与当前待隐写的秘密信息比特位是否一致，如果一致，则对当前音频颗粒对应的索引值不进行修改，实现在当前音频颗粒中嵌入当前待隐写的秘密信息比特位，然后执行步骤⑥，否则，执行步骤⑤-7 ； ⑤-7、如果当前待隐写的秘密信息比特位为比特“O”，则将当前音频颗粒对应的索引值修改为第一索引值子集{O，1,2,3,8,9,10，14，15}中第一个满足替换条件的索引值，实现在当前音频颗粒中嵌入当前待隐写的秘密信息比特位，然后执行步骤⑥；如果当前待隐写的秘密信息比特位为比特“1”，则将当前音频颗粒对应的索引值修改为第二索引值子集{4，5，6，7，11，12，13}中第一个满足替换条件的索引值，实现在当前音频颗粒中嵌入当前待隐写的秘密信息比特位，然后执行步骤⑥；在此，替换条件为:替换后的索引值所指示的编码当前音频颗粒的两组比例因子带的比例因子所需的比特数不小于替换前的索引值所指示的编码当前音频颗粒的两组比例因子带的比例因子所需的比特数。一种基于索引值的压缩域音频数字提取方法，其特征在于具体包括以下步骤: 1)数字提取端接收数字隐写端发送的含秘密信息的压缩音频； 2)在数字提取端，以音频颗粒为单位对含秘密信息的压缩音频进行解码处理，从含秘密信息的压缩音频中取出一个待处理的音频颗本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种基于索引值的压缩域音频数字隐写方法，其特征在于具体包括以下步骤：①在数字隐写端，将待处理的未压缩音频作为当前未压缩音频，并给定待隐写的二进制秘密信息比特流；②在压缩域音频编码过程中，以音频颗粒为单位对当前未压缩音频进行编码压缩处理，从当前未压缩音频中取出一个待处理的音频颗粒，并将该待处理的音频颗粒作为当前音频颗粒；③利用滤波器组对当前音频颗粒进行滤波处理，得到滤波处理后的音频颗粒；并利用心理声学模型对当前音频颗粒进行处理，得到对滤波处理后的音频颗粒进行加窗处理时需采用的窗口的类型，及当前音频颗粒对应的每个比例因子带的信掩比；④根据滤波处理后的音频颗粒加窗处理时需采用的窗口的类型，对滤波处理后的音频颗粒进行修正离散余弦变换处理，得到当前音频颗粒对应的修正离散余弦变换系数；⑤从待隐写的二进制秘密信息比特流中取出待隐写的秘密信息比特位，然后根据待隐写的秘密信息比特位和当前音频颗粒对应的修正离散余弦变换系数的比例因子的索引值，确定是否在当前音频颗粒中嵌入待隐写的秘密信息比特位，并确定是否修改当前音频颗粒对应的修正离散余弦变换系数的比例因子的索引值，得到编码时当前音频颗粒对应的修正离散余弦变换系数的比例因子的索引值；⑥根据当前音频颗粒对应的每个比例因子带的信掩比和编码时当前音频颗粒对应的修正离散余弦变换系数的比例因子的索引值，对当前音频颗粒对应的修正离散余弦变换系数进行量化与熵编码；⑦从当前未压缩音频中取出下一个待处理的音频颗粒作为当前音频颗粒，然后返回步骤③继续执行，直至当前未压缩音频中的所有音频颗粒处理完毕，得到含秘密信息的压缩音频；⑧数字隐写端发送含秘密信息的压缩音频给数字提取端。...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：王让定，严迪群，余先敏，金超，郭洪刚，
申请(专利权)人：宁波大学，
类型：发明
国别省市：浙江;33
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