نهان‌نگاری صوتی شفاف و مقاوم با استفاده از هم افزایی تجزیه lu و دنباله فیبونانچی در بستر تبدیلات gbtdctdwt

فنّاوری نهان نگاری دیجیتال به‌عنوان یکی از بهترین راه حل ها جهت حل مسئله کپی غیرمجاز، شناسایی محتوا و احراز هویت رسانه های دیجیتال ارائه‌شده است. نهان نگاری دیجیتال می تواند در حوزه تصویر، متن، صوت ویدئو به‌کار گرفته شود. نهان نگاری صوت، توجه بسیاری از محققین را به خود جلب کرده است چرا که سامانه شنوایی انسان بسیار حساس تر از سامانه بینایی می‌باشد. بنابراین، درج داده ها در سیگنال‌های صوتی به شیوه ای شفاف، بسیار سخت تر از سایر گونه های نهان نگاری است. سامانه نهان نگاری صوت کارآمد می بایست قادر باشد سه معیار شفافیت، مقاوم پذیری و ظرفیت جادهی را بهبود بخشد. بهبود هم‌زمان این سه معیار به‌عنوان مساله ای چالش برانگیز در حوزه نهان‌نگاری است چرا که افزایش ظرفیت جادهی باعث افزایش اعوجاج سیگنال شده و این امر موجب کاهش شفافیت و مقاوم‌پذیری می گردد. در این مقاله رویکردی جدید به‌منظور نهان نگاری صوت پیشنهاد می گردد که قادر است سه معیار مقاوم پذیری، شفافیت و ظرفیت را به نحو مناسبی بهبود بخشد. به‌منظور بهبود مقاوم‌پذیری سیگنال نهان نگاره شده در برابر حملات پردازش سیگنال از هم‌افزایی سه تبدیل کارآمد در حوزه پردازش سیگنال به نام های تبدیل گراف محور (gbt)، تبدیل کسینوسی گسسته و تبدیل موجک گسسته (dwt) استفاده شده است. علاوه بر این، به‌منظور حفظ شفافیت سیگنال نهان نگاری شده، داده های نهان نگاره در ماتریس بالا مثلثی حاصل از تجزیه lu ضرایب تقریب تبدیل موجک گسسته، بر اساس دنباله فیبونانچی درج می شوند. رویه کار بدین صورت است که بر اساس مقدار بیت نهان نگاره، مقادیر غیر‌صفر ماتریس بالا مثلثی با نزدیک‌ترین اعداد زوج و یا فرد در دنباله فیبوناچی جایگزین می شوند. عملیات استخراج نهان نگاره به‌صورت کاملاً کور انجام می شود. نتایج حاصل از ارزیابی روش پیشنهادی بر روی فایل های صوتی با سبک های blue، electronic، classic و jazz نشان می‌دهند که روش ارائه‌شده علیرغم مقاوم پذیری مناسب در برابر حملات مختلف پردازش سیگنال، به‌طور متوسط دارای نرخ سیگنال به نویز 13/45 دسی بل و نرخ جادهی 75/625 بیت بر ثانیه است.

Transparent and Robust Audio Watermarking Using Synergy LU Decomposition and the Fibonacci Sequence in GBTDCTDWT Transforms

Digital watermarking technology is presented as one of the best solutions for solving unauthorized copying, content identification and authentication of digital media. Digital watermarking can be applied in the fields of image, text, audio, and video contents. Audio watermarking has recently attracted the attention of researchers because the human auditory system is much more sensitive than his vision system. Therefore, insertion of the data into audio signals in a transparent way is much more difficult than other watermarking species. An efficient audio watermarking system should be able to improve reconciliation of the three measures of transparency, strength and capacitance. Improving the compromise between these three measures is a challenging problem, due to the fact that increasing the capacity of the input signal, causes distortions in the signal which in turn causes a reduction in transparency and robustness. In this paper, a new method is proposed for watermarking of audio signals that is able to improve the three criteria of transparency, robustness and capacity in an appropriate manner. In order to improve the resilience of the hidden  signal against signal processing attacks, the synergy of three efficient transforms in the field of signal processing namely, the graphcentric conversion (GBT), the discrete cosine transform (DCT) and the discrete wavelet transform (DWT), has been used. In addition, in order to maintain the transparency of the watermarked signal, the watermarked data in the high triangle matrix resulting from the LU decomposition of the approximation coefficients of the discrete wavelet are entered in an order which is based on the Fibonacci sequence. The procedure is based on the value of the watermarked bit, the nonzero values ​​of the upper triangular matrix are replaced by the nearest even or odd numbers in the Fibonacci sequence. The latent extraction operation is completely blind. The results of the evaluation of the   proposed method on audio files with Blue, Electronic, Classic and Jazz styles show that the proposed method, despite good resistance to various signal processing attacks, has an average signal rate of 45.13 dB and a placement rate of 625.75 bits per second.