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音频隐写技术及硬件实现

作　者: 冯超
导　师: 王春兴
学　校: 山东师范大学
专　业: 微电子与固体电子学
关键词: 信息隐藏 隐写术 数字音频 TMS320VC5402 CCS3.3
分类号: TN912.3
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 46次
引　用: 1次
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内容摘要


当前互联网和多媒体技术发展日新月异,人们在享受信息共享便利的同时,信息安全问题也成为日益关注的重点。音频隐写技术作为信息安全中的一个重要分支,经过多代科研人员的努力,取得了长足的进步。本论文以音频作为信息载体,提出了一种基于系数置换的音频隐写算法;在该隐写算法的基础上,采用TI-DSP作为硬件平台,设计了硬件实现框图,搭建了具体的硬件电路,并给出了关键部位的程序列表。本论文的主要工作包括以下几个方面:1.音频隐写术的理论基础。隐写术是为了在多媒体信号或者其它数字文件中,建立一个秘密信道以方便隐秘信息的传输,保证隐秘信息传输安全的一种非常有效的手段。数字音频隐写是指在不影响原始音频质量的前提下,利用数字音频信号的特点、人类视觉特性,向原始音频信号中嵌入隐秘信息实现隐秘传输的过程。本部分详细阐述了数字音频这一多媒体形式的特点,音频隐写术的历史,给出了音频隐写术的数学模型、分类。在该部分的最后还提到了隐写分析技术,该技术和隐写术是一对矛盾体。2.提出了一种基于系数置换的音频隐写技术。在分析前人的隐写算法前提下,构造了DCT域下,通过系数置换,实现音频信息的隐写。该算法建立在人类视觉模型的基础上,经实验对比,采用最优化系数选择法,算法兼顾不可见性、隐写容量。实验证明,经过对算法的改进,该隐写算法具有很好的不可见性,能够有效抵抗低通滤波、重采样、高斯噪声等攻击,容量也在有效范围之内。3.搭建隐写硬件电路。在隐写方案的基础上,建立了音频隐写硬件电路框架。本文详细介绍了系统平台实现的软件设计和硬件结构。在硬件设计过程中,采用DSP这一信号处理的硬件平台。硬件系统采用TLC320AD50实现A/D、D/A转换模块的设计,采用TMS320C54x实现数字信号的隐写功能。本文对TLC320AD50的原理框图及主要功能进行了介绍,给出了TLC320AD50芯片具体的实现流程,并详细阐述了DSP芯片和A/D、D/A转换模块间的接口设计,对电路的组成、接口及部分功能模块做了详尽的描述。软件设计过程中,主要包括芯片初始化、音频播放和采集、信号隐写处理程序三大部分。本文对于实现芯片初始化的操作函数和音频播放函数进行了说明,给出了信号隐写处理MATLAB仿真程序。在系统平台中,各模块的功能经CCS3.3集成开发环境仿真,可以较好的实现信号的隐写方案。该硬件平台的设计,为今后隐写方案的硬件实现打下了良好的基础。

全文目录


中文摘要  6-8
Abstract  8-10
第一章 绪论  10-18
  1.1 课题研究意义  10-11
  1.2 信息隐藏技术  11-13
    1.2.1 基本概念  11-12
    1.2.2 信息隐藏技术分类  12-13
  1.3 信息隐藏的性能指标  13-15
    1.3.1 隐写术性能指标  14
    1.3.2 数字水印性能指标  14-15
  1.4 当前研究现状及趋势  15-16
  1.5 本论文主要内容  16-18
第二章 音频隐写技术  18-34
  2.1 数字音频信号  19-21
    2.1.1 音频信号的特点  19-20
    2.1.2 人类的听觉特性  20-21
  2.2 数字音频隐写  21-29
    2.2.1 音频隐写概述及数学模型  21-23
    2.2.2 安全性下的隐写容量  23-24
    2.2.3 音频隐写的分类  24-26
    2.2.4 不同隐写算法的性能比照  26-27
    2.2.5 音频隐写常见攻击类型  27
    2.2.6 音频隐写的性能测度  27-28
    2.2.7 音频隐写技术的应用  28-29
  2.3 音频隐写分析  29-34
    2.3.1 隐写分析的原理  29
    2.3.2 隐写分析技术分类  29-32
    2.3.3 隐写分析技术的性能评估  32-34
第三章 一种音频隐写方案  34-42
  3.1 音频隐写算法  34-37
    3.1.1 隐秘信息预处理  34-35
    3.1.2 隐写方案  35-37
  3.2 隐写提取  37-38
  3.3 实验结果分析  38-42
第四章 隐写方案的硬件系统简介  42-54
  4.1 DSP 简介  42-43
  4.2 系统硬件设计  43-50
    4.2.1 芯片选型  44-45
    4.2.2 电路设计  45-50
  4.3 系统软件设计  50-54
    4.3.1 CCS 开发环境介绍  50-51
    4.3.2 系统软件设计流程  51-54
第五章 总结与展望  54-56
  5.1 工作总结  54
  5.2 展望  54-56
附录 系统程序列表  56-62
参考文献  62-66
致谢  66-68
研究生期间发表的论文  68

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中图分类: > 工业技术 > 无线电电子学、电信技术 > 通信 > 电声技术和语音信号处理 > 语音信号处理
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