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CN107845385B - 信息隐藏的编解码方法及系统 - Google Patents

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CN107845385B
CN107845385B CN201610829740.5A CN201610829740A CN107845385B CN 107845385 B CN107845385 B CN 107845385B CN 201610829740 A CN201610829740 A CN 201610829740A CN 107845385 B CN107845385 B CN 107845385B
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Abstract

一种信息隐藏的编码方法，用于处理至少包含第一声道和第二声道的多声道音频数据，该编码方法包括步骤：侦测所述多声道中的有效音频数据段，判断出所述第一声道和第二声道中的所述有效音频数据段中具相似性的音频区间；根据预设的采样点个数分别将所述第一声道和第二声道中的所述音频区间分割为多个音频帧；计算所述第一声道和第二声道中的所述音频帧的熵值；调整所述第一声道和第二声道中的其中一声道的所述音频区间内的音频数据，使信息能够隐藏于所述第一声道和第二声道中所述音频区间内的所述音频帧的熵值差中。本发明还提供该编码方法对应的解码方法及编解码系统。本发明可以有效抵抗噪音干扰，而且编解码实现均方便快捷。

Description

信息隐藏的编解码方法及系统
技术领域
本发明涉及一种通信安全技术，尤其是涉及一种信息隐藏的编解码方法及系统。
背景技术
目前，在音频数据中隐藏信息的方式一般是从时域（Time Domain）或频域（Frequency Domain）写入，或在离散小波变换(DWT)或离散余弦变换(DCT)系数内以明文或密文的方式隐藏，但一般容易被噪音（noise）干扰，且隐藏信息的编解码方法比较复杂。
发明内容
鉴于以上内容，有必要提供一种信息隐藏的编码和解码方法及系统，可以有效抵抗噪音干扰而且解码过程简单方便。
所述信息隐藏的编码系统，用于处理至少包含第一声道和第二声道的多声道音频数据，该编码系统包括：第一侦测模块，用于侦测所述多声道中的有效音频数据段，判断出所述第一声道和第二声道中的所述有效音频数据段中具相似性的音频区间。第一分割模块，用于根据预设的采样点个数分别将所述第一声道和第二声道中的所述音频区间分割为多个音频帧。第一计算模块，用于计算所述第一声道和第二声道中的所述音频帧的熵值。调整模块，用于调整所述第一声道和第二声道中的其中一声道的所述音频区间内的音频数据，使信息能够隐藏于所述第一声道和第二声道中所述音频区间内的所述音频帧的熵值差中。
所述信息隐藏的解码系统，用于处理多声道音频数据，该解码系统包括：第二侦测模块，用于侦测所述多声道音频中的有效音频数据段，识别出标记栏位。识别模块，用于根据所述标记栏位识别出所述多声道中用于隐藏信息的音频区间以及信息声道和原始音频声道。第二分割模块，用于根据预设的采样点个数将所述信息声道和所述原始音频声道的所述音频区间分割为多个音频帧。第二计算模块，用于计算所述信息声道和所述原始音频声道的所述音频帧的熵值。还原模块，用于根据所述信息声道的熵值与所述原始音频声道的熵值的差还原出隐藏的信息。
所述信息隐藏的编码方法，用于处理至少包含第一声道和第二声道的多声道音频数据，该编码方法包括步骤：侦测所述多声道中的有效音频数据段，判断出所述第一声道和第二声道中的所述有效音频数据段中具相似性的音频区间。根据预设的采样点个数分别将所述第一声道和第二声道中的所述音频区间分割为多个音频帧，计算所述第一声道和第二声道中的所述音频帧的熵值。调整所述第一声道和第二声道中的其中一声道的所述音频区间内的音频数据，使信息能够隐藏于所述第一声道和第二声道中所述音频区间内的所述音频帧的熵值差中。
所述信息隐藏的解码方法，用于处理多声道音频数据，该解码方法包括步骤：侦测所述多声道音频中的有效音频数据段，识别出标记栏位，根据所述标记栏位识别出所述多声道中用于隐藏信息的音频区间以及信息声道和原始音频声道。根据预设的采样点个数将所述信息声道和所述原始音频声道的所述音频区间分割为多个音频帧。计算所述信息声道和所述原始音频声道的所述音频帧的熵值，根据所述信息声道的熵值与所述原始音频声道的熵值的差还原出隐藏的信息。
相较于现有技术，所述的信息隐藏的编解码方法及系统，根据多声道中声道之间的音频数据具有相似性的特性，从而调整其中一声道音频数据使得信息可以隐藏于具相似性的两个声道的音频帧的熵值差中。而在解码时，根据标记的原始音频声道音频帧与信息声道音频帧的熵值差，直接解码出隐藏的信息。本发明可有效抵抗噪音干扰保证隐藏信息的安全，而且解码过程简单方便。
附图说明
图1是本发明信实施例之息隐藏的编码系统的功能模块图。
图2是本发明信实施例之息隐藏的解码系统的功能模块图。
图3是本发明信实施例之息隐藏的编码方法的步骤流程图。
图4是本发明信实施例之息隐藏的解码方法的步骤流程图。
主要元件符号说明
第一电子装置 2
第二电子装置 4
信息隐藏编码系统 10
第一存储器 20
第一处理器 30
第一音频缓冲器 40
信息隐藏解码系统 60
第二存储器 70
第二处理器 80
第二音频缓冲器 90
第一侦测模块 100
第二侦测模块 150
标记模块 200
识别模块 250
第一分割模块 300
第二分割模块 350
第一计算模块 400
第二计算模块 450
调整模块 500
还原模块 550
如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本发明。
具体实施方式
参阅图1所示，是本发明实施例之信息隐藏编码系统10的功能模块图。所述信息隐藏编码系统10运行于第一电子装置2中，所述第一电子装置2中还包括第一存储器20、第一处理器30和第一音频缓冲器40。所述第一音频缓冲器40用于存储预处理的多声道音频数据。
所述信息隐藏编码系统10用于处理至少包含第一声道和第二声道的多声道音频数据。在本实施例中，所述信息隐藏编码系统10根据欲隐藏的信息，对第一音频缓冲器40内的多声道的音频数据进行处理，从而将欲隐藏的信息隐藏到所述多声道中的两个声道的音频数据的熵值差中。所述信息可以是下载该音频数据的装置的ID(identification)或MAC(media access control)地址、用户信息、下载日期及时间或者是其他用于通讯之密码信息等。
所述信息隐藏编码系统10包括第一侦测模块100、标记模块200、第一分割模块300、第一计算模块400及调整模块500。所述模块被配置成由一个或多个处理器（本实施例为第一处理器30）执行，以完成本发明。本发明所称的模块是完成一特定功能的计算机程序段。第一存储器20用于存储信息隐藏编码系统10的程序代码等资料。
所述第一侦测模块100用于侦测从第一音频缓冲器40的预处理的音频数据中取出的多声道中每一个声道的音频数据的有效音频数据段，然后判断出该多声道中有效音频数据段中具相似性的音频区间。本发明实施例中，该多声道音频数据可以是双声道音频数据（如左右声道）也可以是 5.1声道、7.1声道等其他多声道的音频数据。所述具相似性的音频区间是指两个声道中的有效音频数据段的熵值的相似程度达到设定的阈值的音频区间。
例如，在5.1声道中，所述第一侦测模块100从第一音频缓冲器40中取出5.1声道的所有声道的音频数据，然后进行短时过零率检测，判定出每个声道中的有效音频数据段。再对所有声道的所述有效音频数据段进行熵值快速计算，判断出其中两个声道中熵值序列相似程度大于预设的阈值（比如97%）的两个声道的音频区间为具相似性的音频区间，并选定所述两个声道的音频区间用于隐藏信息。值得注意的是，在其他实施例中，也可以判断声道的音频数据的波形或频域值的相似程度以判断是否具相似性。
所述标记模块200用于对所述具相似性的两个声道的音频区间进行标记，标记出所述两个声道中用于隐藏信息的音频区间、用于写入欲隐藏的信息的信息声道和用于进行比对的原始音频声道。
在本实施例中，所述标记模块200在欲隐藏信息的所述具相似性的音频区间前同时写入标记栏位。所述标记栏位包括信息隐藏标记位和原始音频标记位。所述信息隐藏标记位用以标记该音频区间将写入欲隐藏的信息。所述原始音频标记用以标记所述两个声道中的原始音频声道和将要写入欲隐藏的信息的信息声道。所述标记栏位可以是一个或多个信息帧，或者一个命令指令之类的标记意义的字符串。
所述第一分割模块300用于根据预设的采样点个数对所述具相似性的两个声道的所述音频区间分割成多个音频帧。所述第一计算模块400用于计算所述具相似性的两个声道的所述音频帧的熵值。
所述调整模块500用于对所述标记模块标记的作为隐藏信息的声道的音频区间内的音频帧的音频数据进行调整，使得其熵值与所述原始声道的音频区间内的音频帧的音频数据的熵值差能够隐藏信息。
在本实施例中，所述第一分割模块300按照预设的采样点个数将所述两个声道的带有信息隐藏标记的所述具相似性的两个声道的音频区间分割成多个音频帧。然后所述第一计算模块400计算所述具相似性的两个音频区间的所有音频帧的熵值。
由于具相似性的两个声道的音频区间的音频帧的熵值并不一样，但差异性也不会很大。因此，所述调整模块500能够根据熵值差的具体情况，设定一个阈值进行判定。比如信息声道的音频区间的4个帧的熵值为（1.3,1.4,1.5,1.4），而原始音频声道的音频区间的4个帧熵值为（1.2,1.5,1.5,1.3），其中每个帧包含6个采样点。所述调整模块500预先设定熵值差小于等于0.2则视为无差异，记为“0”； 设定熵值差大于0.2则视为有差异，记为“1”。
当需要隐藏信息时，先将欲隐藏信息调制为“0”“1”表示。然后所述调整模块500根据第一计算模块400计算的熵值，结合所述欲隐藏的信息，将所述标记模块200标记的信息声道的所述音频区间的音频帧的6个取样数据进行调整，使得该音频区间的音频帧的熵值发生改变，并且改变后的音频区间的音频帧的熵值与所述原始音频声道的所述音频区间的音频帧的熵值形成一定的差异。然后根据所述调整模块500判定规则，判定出“0”或者“1”，且所述信息声道的所述音频区间的所有音频帧的熵值与所述原始声道的所述音频区间的所有音频帧的熵值差判定出的“0”或者“1”序列正好为所述欲隐藏信息。处理后的音频区间可以放回所述第一音频缓冲器40中，取代该音频区间的原始音频数据。
参阅图2所示，是本发明实施例之信息隐藏解码系统60功能模块图。所述信息隐藏解码系统60运行于第二电子装置4中，所述第二电子装置4中还包括第二存储器70、第二处理器80和第二音频缓冲器90。所述第二音频缓冲器90用于存储预处理的多声道音频数据。
所述信息隐藏解码系统60用于对第二音频缓冲器90内的多声道的音频数据进行处理，从而将隐藏的信息从所述多声道的两个声道的音频数据的熵值差中还原出来。所述信息隐藏解码系统60包括第二侦测模块150、识别模块250、第二分割模块350、第二计算模块450及还原模块550。所述模块被配置成由一个或多个处理器（本实施例为第二处理器80）执行，以完成本发明。第二存储器70用于存储信息隐藏解码系统60的程序代码等资料。
所述第二侦测模块150用于侦测从第二音频缓冲器90的预处理的音频数据中取出的多声道音频数据中的有效音频数据段。并根据预设的格式识别出有效音频数据段中音频区间前的标记栏位。
所述识别模块250用于根据标记栏位特性识别出所述多声道的信息声道和原始音频声道以及所述信息声道和原始音频声道中隐藏有信息的音频区间。
所述第二分割模块350用于根据预设的采样点个数对所述信息声道和原始音频声道的所述音频区间分割成多个音频帧。所述第二计算模块450用于计算信息声道和原始音频声道的所述音频帧的熵值。所述还原模块550用于根据所述信息声道的熵值与原始音频声道的熵值的差还原出隐藏的信息。
在本实施例中，所述第二侦测模块150侦测从第二音频缓冲器90的预处理的音频数据中取出的多声道音频数据中的有效音频数据段。根据预设的标记栏位的格式识别出所述多声道中每一个声道的所述有效音频数据段中是否存在标记栏位。
接着，所述识别模块250根据预设的标记栏位中具体的标记位的含义（与信息隐藏编码时设定的标记栏位定义相同）识别被标记的声道是信息声道还是原始音频声道，然后再根据标记栏位中的信息隐藏标记位识别出所述信息声道和所述原始音频声道中隐藏有信息的音频区间。
然后第二分割模块350将所述识别模块250识别出的所述的信息声道和原始音频声道的所述音频区间按照预设的采样点个数（与信息隐藏编码时设定的采样点个数相同）分割成多个音频帧。所述第二计算模块450分别计算所述信息声道和原始音频声道中所述分割好的音频帧的熵值，形成熵值的序列。最后，所述还原模块550将所述信息声道的所述音频区间的熵值减去所述原始音频声道的所述音频区间的熵值，形成的熵值差序列。再根据预设的判定规则，（比如大于0.2判定为“1”，否则判定为“0”）将该熵值差序列还原出隐藏的信息。提取隐藏信息后的音频区间可以放回所述第二音频缓冲器90中。
参阅图3所示，是本发明实施例之信息隐藏的编码方法的步骤流程图。所述信息隐藏的编码方法应用于第一电子装置2中，通过第一处理器30执行第一存储器20中存储的程序代码实现。
步骤S10，侦测从第一音频缓冲器40的预处理的音频数据中取出的多声道音频数据中的有效音频数据段，然后判断出该多声道中有效音频数据段中具相似性的音频区间。值得注意的是，所述具相似性的音频区间是指两个声道的有效音频数据段的熵值的相似程度达到设定的阈值的音频区间。在其他实施例中，也可以判断声道的音频数据的波形或频域值的相似程度以判断是否具相似性
步骤S12，对所述具相似性的两个声道的音频区间进行标记，标记出所述两个声道中将用于隐藏信息的音频区间、用于写入欲隐藏的信息的信息声道和用于进行比对的原始音频声道。
步骤S14，根据预设的采样点个数对所述信息声道和所述原始音频声道的所述音频区间分割成多个音频帧。
步骤S16，计算所述进行了标记的具相似性的两个声道的所述音频区间的音频帧的熵值。
步骤S18，对所述标记为信息声道的音频区间内的音频帧的音频数据进行调整，使得其熵值与所述原始声道的音频区间内的音频帧的音频数据的熵值形成差异，所述差异正好为欲隐藏的信息。值得注意的是，所述熵值差异会经过预设的判定规则（比如熵值差小于等于0.2记为“0”；熵值差大于0.2记为“1”）判定为“0”和“1”以表示经调制为二进制的欲隐藏的信息。处理后的音频区间可以放回所述第一音频缓冲器40中，取代该音频区间的原始音频数据。
参阅图4所示，是本发明实施例之信息隐藏的解码方法的步骤流程图。所述信息隐藏的解码方法应用于第二电子装置4中，通过第二处理器80执行第二存储器70中存储的程序代码实现。
步骤S20，侦测从第二音频缓冲器90的预处理的音频数据中取出的多声道音频数据中的有效音频数据段，然后根据预设的格式识别出有效音频数据段中音频区间前的标记栏位。
步骤S22，根据标记栏位的特性识别出所述多声道的信息声道和原始音频声道以及所述多声道中隐藏有信息的音频区间。
步骤S24，根据预设的采样点个数对所述信息声道和所述原始音频声道的所述音频区间分割成多个音频帧。
步骤S26，计算所述信息声道和所述原始音频声道的所述音频帧的熵值。
步骤S28，根据所述信息声道的所述音频帧的熵值与所述原始音频声道的所述音频帧的熵值的差还原出隐藏的信息。值得注意的是，所述熵值差异会经过预设的判定规则（比如熵值差小于等于0.2记为“0”；熵值差大于0.2记为“1”）判定为“0”和“1”以还原出二进制表示的隐藏的信息。处理后的音频区间可以放回所述第二音频缓冲器90中。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种信息隐藏的编码方法，用于处理至少包含第一声道和第二声道的多声道音频数据，其特征在于，所述编码方法包括步骤：
侦测所述多声道中的有效音频数据段，判断出所述第一声道和第二声道中的所述有效音频数据段中具相似性的音频区间；
根据预设的采样点个数分别将所述第一声道和第二声道中的所述音频区间分割为多个音频帧；
计算所述第一声道和第二声道中的所述音频帧的熵值；
调整所述第一声道和第二声道中的其中一声道的所述音频区间内的音频数据，使信息能够隐藏于所述第一声道和第二声道中所述音频区间内的所述音频帧的熵值差中；
其中，所述调整所述第一声道和第二声道中的其中一声道的所述音频区间内的音频数据，使信息能够隐藏于所述第一声道和第二声道中所述音频区间内的所述音频帧的熵值差中包括：
将需要隐藏的信息调制为“0”“1”表示的二进制序列；
设定预设阈值，且设定所述第一声道和第二声道中的所述音频帧的熵值差大于预设阈值，标记为1，所述第一声道和第二声道中的所述音频帧的熵值差小于或等于预设阈值，标记为0；
调整所述第一声道和第二声道中的其中一声道的所述音频区间内的音频数据，从而使所述第一声道和第二声道中的所述音频帧的熵值差标记的序列为所述需要隐藏的信息所表示的二进制序列。
2.如权利要求1所述的信息隐藏的编码方法，其特征在于，所述具相似性的音频区间是指所述第一声道和第二声道中的所述有效音频数据段的熵值的相似程度达到设定的阈值的音频区间。
3.如权利要求1所述的信息隐藏的编码方法，其特征在于，还包括步骤：
对所述音频区间段前面增加标记栏位以标记所述第一声道和第二声道，其中，所述标记栏位包括信息隐藏标记位和原始音频标记位。
4.一种信息隐藏的解码方法，用于处理多声道音频数据，其特征在于，所述解码方法包括步骤：
侦测所述多声道音频中的有效音频数据段，识别出标记栏位；
根据所述标记栏位识别出所述多声道中用于隐藏信息的音频区间以及信息声道和原始音频声道；
根据预设的采样点个数将所述信息声道和所述原始音频声道的所述音频区间分割为多个音频帧；
计算所述信息声道和所述原始音频声道的所述音频帧的熵值；
根据所述信息声道的熵值与所述原始音频声道的熵值的差还原出隐藏的信息。
5.如权利要求4所述的信息隐藏的解码方法，其特征在于，识别出所述隐藏信息的音频区间以及信息声道和原始音频声道，具体包括步骤：
根据所述标记栏位中的信息隐藏标记位识别出所述多声道音频中隐藏信息的音频区间；及
根据所述标记栏位中的原始音频标记位识别出所述多声道中的所述信息声道和所述原始音频声道。
6.一种信息隐藏的编码系统，用于处理至少包含第一声道和第二声道的多声道音频数据，其特征在于，所述编码系统包括：
第一侦测模块，用于侦测所述多声道中的有效音频数据段，判断出所述第一声道和第二声道中的所述有效音频数据段中具相似性的音频区间；
第一分割模块，用于根据预设的采样点个数分别将所述第一声道和第二声道中的所述音频区间分割为多个音频帧；
第一计算模块，用于计算所述第一声道和第二声道中的所述音频帧的熵值；
调整模块，用于调整所述第一声道和第二声道中的其中一声道的所述音频区间内的音频数据，使信息能够隐藏于所述第一声道和第二声道中所述音频区间内的所述音频帧的熵值差中；
其中，所述调整模块，还用于：
将需要隐藏的信息调制为“0”“1”表示的二进制序列；
设定预设阈值，且设定所述第一声道和第二声道中的所述音频帧的熵值差大于预设阈值，标记为1，所述第一声道和第二声道中的所述音频帧的熵值差小于或等于预设阈值，标记为0；
调整所述第一声道和第二声道中的其中一声道的所述音频区间内的音频数据，从而使所述第一声道和第二声道中的所述音频帧的熵值差标记的序列为所述需要隐藏的信息所表示的二进制序列。
7.如权利要求6所述的信息隐藏的编码系统，其特征在于，所述侦测模块根据所述第一声道和第二声道中的所述有效音频数据段的熵值的相似程度达到设定的阈值从而判断为具相似性的音频区间。
8.如权利要求6所述的信息隐藏的编码系统，其特征在于，还包括：
标记模块，用于对所述具相似性的音频区间段前面增加标记栏位以标记所述第一声道和第二声道，其中，所述标记栏位包括信息隐藏标记位和原始音频标记位。
9.一种信息隐藏的解码系统，用于处理多声道音频数据，其特征在于，所述解码系统包括：
第二侦测模块，用于侦测所述多声道音频中的有效音频数据段，识别出标记栏位；
识别模块，用于根据所述标记栏位识别出所述多声道中用于隐藏信息的音频区间以及信息声道和原始音频声道；
第二分割模块，用于根据预设的采样点个数将所述信息声道和所述原始音频声道的所述音频区间分割为多个音频帧；
第二计算模块，用于计算所述信息声道和所述原始音频声道的所述音频帧的熵值；
还原模块，用于根据所述信息声道的熵值与所述原始音频声道的熵值的差还原出隐藏的信息。
10.如权利要求9所述的信息隐藏的解码系统，其特征在于，所述识别模块还用于：
根据所述标记栏位中的信息隐藏标记位识别出所述多声道音频中隐藏信息的音频区间；及
根据所述标记栏位中的原始音频标记位识别出所述多声道中的所述信息声道和所述原始音频声道。
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