信息隐藏基础实验报告

水印回声算法

实验三 回声隐藏算法

一、实验目的

1、了解“回声隐藏”的基本原理和数学模型。

2、了解“倒谱”的计算方法。

3、了解音频信号在matlab环境里的读、写、显示。

4、掌握在“回声隐藏”基础上进行秘密信息的隐藏和提取方法。

二、实验内容

1、复习教材中有关“回声隐藏”的基本原理和数学模型的相关知识。

在数字声音中隐藏信息有一种方法是回声隐藏发，它主要是利用了人耳在一个较强声音后的极短时间内的较弱声音的不可觉察性。

回声隐藏方法是在数字声音信号f(t)中引入回声f(t t)，引入回声的不同方法就代表了秘密信息。生成的伪装信号为c(t) f(t) f(t t)，通过选择不同的延迟 t来达到对秘密信息编码的目的，比如，秘密信息为“0”，选择延迟为 t；秘密信息为“1”，选择延迟为 t'。为了在一段语音信号中隐藏多个秘密信息比特，需要把连续载体语音信号先分成L（m）个短序列块，每一个语音块利用回声隐藏方法隐藏一比特秘密信息。在每一块之间用一些不用的取样点隔开，并且间隔大小事随机选取的，这些间隔不会引起听者的察觉，并使得检测和提取秘密信息更加困难。

在接受端提取秘密信息时，必须采取某种同步措施，使得接受者能够得到L（m）个信号块的起止位置，然后，在每一个信号块中采用快速傅里叶变换得方法，求得信号的自相关函数，自相关函数在延迟时间 t或者 t'上出现峰值，就得到了隐藏的秘密信息。

2、熟悉并掌握“倒谱”的计算方法。

由于每段隐写声音信号都是一个卷积性组合信号，直接从时域或频域确定回声延时存在一定困难，可采用卷积同态滤波系统来处理，将这个卷积性组合信号变为加性组合信号。传统方法大都用倒谱分析来确定回声延时：

Cy(n) F[lnF(y(n))] 1

其中：F和F 1分别为傅立叶变换和逆变换。在信号的倒谱Cy(n)中，延迟时间d处会

出现幅度为a的峰值，然后根据峰值出现位置的不同可确定嵌入回声的延时大小，从而进一步确定隐藏信息是“0”或是“1”。

3、阅读“myecho.m”，实现“回声隐藏”法。

将myecho.m程序填写完整，如下所示：

水印回声算法

运行此程序，得到如下结果：

由图可以看出，采用回声隐藏并没有太大影响语音波形，并可以看到最后一个采样

水印回声算法

点的倒谱峰值。

4、在回声隐藏的基础上编写程序，实现回声隐藏算法。

编程将20bit秘密信息隐藏在manvoice.wav中，编程完毕如下所示：

水印回声算法

运行此程序，得到如下结果：

由图可以看出，秘密信息隐藏前后语音波形并没有产生太大的变化，提取出的秘密信息中发生了一位误码，说明这种隐藏算法也存在着不足。

三、分析及讨论

通过此次实验，熟悉和掌握了基于回声隐藏的语音信号的信息隐藏算法，了解了语音信号的读入、写和显示，通过嵌入秘密信息前后语音质量的对比，没有对语音质量造成太大的影响；但在提取过程中出现了一位的错误信息，说明语音信号的隐藏比图像隐藏要更困难些。