西北民族大学电气工程学院电子信息工程(1)班

表格 2 SDG的描述

SDG 0.0 -1.0 -2.0 -3.0 -4.0 Description Imperceptible Perceptible，but not annoying Slightly annoying Annoying Very annoying

先让十个人听原始音频和嵌入水印音频，根据SDG的标准进行分类，然后求出主观质量评价结果的平均值，平均值越接近零，两音频的相似性越高。 2 计算归一化相关系数

采用归一化相关系数[15]（Normalized Cross-Correlation，NC）来对提取出的水印图像和原图像的相似性进行定量评价，可以消除观测者的经验和实验条件的影响，公式定义如下：

M?1N?1i?0j?0??w1(i,j)?w2(i,j)21M?1N?1i?0j?0 NC(W1,W2)?M?1N?1i?0j?0 (3-23)

22??w(i,j)??w(i,j)其中W1为原始的水印图像，W2为提取的水印图像。归一化系数NC的值越大，两个图片的相似度就越高，如果很小，说明该算法嵌入的水印抗攻击性很弱。

3 信噪比（Signal-to-Noise-Ratio,SNR）

把水印信号作为加载到原始音频信号上的噪声[15]，我们可以通过计算信噪比近似的来衡量水印信号对音频信号的影响。计算公式如下：

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L?1 SNR?10?lg[L?1n?0?xn?02(n)] (3-24)

2[x(n)?x(n)]?1其中原始音频信号为x(n)，嵌入水印后的音频信号为x1(n)，n为音频信号的采样点数，L为音频的长度，且0?n?L。信噪比越大，水印信息对原始音频信号的影响越小，嵌入水印后的不可感知性越强,就越满足音频水印对不可感知性的要求。

4. MATLAB仿真与结论

4.1 MATLAB 仿真测试

目前数字水印技术作为一种知识产权保护的有效手段，已经成为学术界研究的一个热点。数字水印技术涉及到大量的音频、图像处理算法，若采用普通编程语言来实现上述算法，编程和调制将花费大量的精力。Matlab是非常流行的工程设计和系统仿真软件包，目前被广泛的投入到工程应用中，它具有强大的图像处理和数值计算功能，同时将计算、图示和编程集成到一个交互式的环境中，使计算结果和编程实现了可视化。

仿真界面（GUI）图如下：

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图4-1 MATLAB仿真界面

本文选用采样频率是44.1KHz，量化精度为16 bits的单声道WAV格式的数字音频信号作为载体音频信号，选用大小为64?64的二值黑白图像作为水印信息，在水印嵌入的过程选用db4小波基进行5层的小波分解，采用量化的方法嵌入水印，量化步长??0.07。实验利用MATLAB 7.0软件在Windows XP环境下进行仿真。 4.1.1 不可感知性的测试

不可感知性的测试用来验证原始音频和含水印的音频信号之间的差异，可以通过计算信噪比和SDG的标准平均值来衡量不可感知性，信噪比越大、SDG标准的平均值越接近0时，不可感知性越强，就越满足音频水印的要求。

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图4-2 原始音频与含有水印音频的对比

图4-3 原始音频与含有水印音频之差

通过仿真实验得到的原始音频和含有水印的音频的波形如图(4-2)，从二者的波形图可以看出这两个波形几乎没有任何差别。再让10人通过耳机试听这两个音频，根据SDG的标准进行评价，SDG记录的平均值很接近0。又由图(4-3)可知原始音频和含有水印的音频之差很小，小于0.01，计算的信噪比SNR=43.0626(dB)，说明利用该算法给音频信号嵌入水印信息有很好的不可感知性。

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