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1、本文格式为Word版，下载可任意编辑基于MATLAB的语谱图的显示与分析及DCT域数字 摘 要 语谱图一般根据语音信号的时域特性，通过分帧加窗、短时傅里叶变换计算得到其灰度图，也可以举行伪彩色显示查看。首先，为了得到更高的辨识率和更好的视觉效果来举行语音信号的处理与分析，本文利用MATLAB的编程算法和函数库，对运算得到的语谱图使用伪彩色映射算法来查看能量分布，并对声音作进一步的研究；其次，研究了一种基于DCT域数字水印技术的实现算法；结果，试想利用语谱图将运用于图像水印的算法，是否也能运用到音频当中，假设实现了那么将在音频数字水印领域有很大的应用。 文章给出了一种基于MATLAB的语谱图显示
2、原理及实现方法。该算法实现了宽带语谱图的灰度图和彩色图。文中也介绍了语谱图显示的前期打定工作，如语音信号的去噪、预处理和分帧加窗等，测验结果说领略宽带语谱图能够获得较高的时间辨识率，从而反映出频谱快速的时变过程。 然后介绍了一种基于DCT域图像水印算法原理及实现方法。文中通过对现有数字图像水印算法的研究，设计并实现了DCT变换域中嵌入水印的算法。该算法能够根据人眼的视觉对图像数据中频区域不敏感的特性，通过确定的规矩对宿主图像分块后依次对每块举行DCT变换，从而实现了水印的嵌入。测验结果说明该算法可以很好的兼顾数字图像水印的鲁棒性和不成见性。 关键词: MATLAB，语谱图，伪彩色映射，DCT，
3、数字水印 I 第一章 绪论 1.1研究的背景及意义 随着时代的变迁和社会的进展，在这个物欲横流的社会背景下，互联网中传播信息的媒介越来越多，如音视频、图像、数字图书等种类日益繁多。21世纪初，一大批的以网络视频、电子图书、商务办公等新的服务和在线运营为科研。商业等创造了无线的进展空间，新媒体的崛起给互联网带来了巨大的商机。但是在利益的驱使下，通过不正值手段获取和传播未经授权的数字产品的盗版者也异军突起了。因此，为了维护版权全体者属于他们的正值利益，防止盗版等侵权事情屡屡发生，建立良好的学识产权养护制度迫在眉睫。 与数字图像、网络视频等传播媒介的对嵌入水印的要求一样，数字音频水印技术同样也是务必
4、在保证了不损坏或破坏原有的音频数据的处境下，通过对音频数据特性的研究，采用利用确定的算法嵌入水印后，照旧可以使得原始音频数据具有确定鲁棒性、不成感知性及可证明性等。与传统的数字图像水印技术和趋于日渐成熟的视频水印技术相比，数字音频水印技术将会是一个长期需要坚持不懈去努力的方向。一是由于人类听觉系统（HAS human auditory system）对比灵敏，对周边的声音长期处于接收状态中，所以听觉感官对存在变更的音频数据有确定觉察，导致可以嵌入到音频数据中的水印信息少之又少；二是互联网上存在大量音频编辑工具，可以对原始音频的数据举行不成控的修改，将导致着音频数据的损失，从而对嵌入了水印的原始
5、音频数据的起不到版权养护的作用。 语音信号处理的工作的相关研究，可以追溯到20世纪50年头末，贝尔测验室通过研究研发出了一台将语音信号转换成图像显示的语谱图仪，此后为语音信号的研究与分析供给了极大的扶助。首先语谱图的产生为数字音频水印技术的进展奠定了夯实的根基。其次，利用语音信号所产生的语谱图，根据语谱图的灰度及伪彩色显示，通过分析出的关于语谱图相关的特性，将运用于数字图像水印的算法也运用到音频数据当中。结果，利用前人所研究出的关于图像水印和信息暗藏的成果，结合音频数据产生的语谱图，将应用于数字图像水印的算法应用到语谱图上，相信只要坚持研究下去积极面对遇到的问题以及找寻解决方案，那么音频数字水
6、印领域将会有很大的进展前景。 1 1.2国内外研究现状分析 关于语音研究分析说明，很早都多是从语音频域和时域开头的，综合其特点。语谱图-语音频谱图，一般是通过处理接收具有足够长度的的时域信号就可以得到频域图，即针对语音数据的频谱分析图。可以理解为把语音繁杂的表示过程用三维图谱的分析出来，横轴代表时间，纵轴代表频率，坐标点值代表语音数据能量，强度可以由平面的灰度表示强弱。通过分析语音的特征察觉语谱图可以为研究供给重要的工具。早期可以通过语普仪制作语谱图，而现在随着科技的进展，业内人士可以通过计算机和数字信号处理等技术来显示语谱图，语谱图能够将语音的大量特性淋淋尽致地呈现在人们眼前，通过研究语谱图
7、可以得出以下结论：语谱图在语音识别、语音合成及编码等方面的研究都具有重大意义。在1970-1979年中科院声学所大张旗鼓的对举行计算机语音方面等技术领域举行了深入的研究，通过这几年对语谱图的深入研究得出来的阅历。进一步推动了语普图在我国的进展。 随着科技的进展，水印技术在我国好多领域也受到了足够的重视，已经有好多专业人士投身于数字水印的技术研究，并且已经成立了好多具有相当实力的科研机构投入到这一领域。自20世纪末12月召开了我国信息暗藏学术研讨会之后，随之又有各种相关数字水印的学术会议不断召开，接着国家实施了各项筹划，并且国家相关单位也对数字水印技术供给了多项扶助,例如：工程资助。在国家的大力
8、支持和扶助下，数字水印技术领域的学术研究水平几乎可以与世界数字水印水平兴隆工具相提并论，相信在不久的将来断定会投入实际应用中。总的说来，由于数字水印的研究根基是：计算机科学、密码学、通信理论、算法设计和信号处理等。每个数字水印方案必将利用以上的多项技术来完成。随着科技的进展，技术也会日新月异，在利用的过程中也会或多或少的存在着一些缺点。尽管人们都在大力探索进展和研究完善数字水印的深层次技术，但从对数字水印进展技术现状而言，数字水印技术还是存在着一些缺乏，没有完全成熟，并不能完全驾驭。所以说，数字水印只能说是一门新兴的技术领域学科。综上所述：数字水印技术还不是更加的成熟，只是处在一个技术评估的时
9、段。在这个时段，数字水印技术的深层技术并没有完全被人们广泛理解和应用，同样数字水印的高深技术问题还有好多没有得到解决。 音频数字水印是数字水印的一个分支，是以音频数据为载体的防伪及版权养护技术。数字水印是根据互联网中传播的数字媒体作品具有不确定性和存在确定的冗余数据的特征，将日期、图像标志等带有标志性的信息嵌入到原创的作品中，从而达成维护版权全体者的作品全体权和支配权的目的。这一操作不能影 2 响宿主数据原先所具有的应用价值，也不能变更原来数据量的大小。嵌入的水印信息可以通过技术软件提取或检测出来，假设水印信息嵌入到音频数据上，那么可以通过特殊的设备或软件来检测、提取水印信息。该技术在军事通信
10、，国家信息安好、数字化网络等领域都具有研究进展的空间。 1.3本文研究内容和章节安置 论文主要研究了语谱图显示的实现方法和基于DCT域数字图像水印算法实现，论文首先通过MATLAB编程实现了音频数据生成宽带语谱图并对器灰度和彩色显示作了比较分析。然后对于原始图像通过DCT变换嵌入水印图像，与原始图像做分析对比，结果实时提取水印并对其质量举行评价。测验结果说明语谱图是语音信号处理中重要的一种工具，用于处理语音信号在图像等领域的应用具有特别重大的意义；表明DCT算法较好达成了数字图像水印的鲁棒性和不成见性之间的平衡。论文各章节概括安置如下： 第一章语音信号处理及数字水印算法的研究背景和意义的阐述，
11、以及对语谱图和数字水印国内外现状的分析。 其次章首先阐述语音信号的根本特征，然后介绍语音信号的产生、预处理，以及使用分帧加窗函数的作用。结果介绍了数字水印的特点，典型算法以及对数字水印算法的性能评价的基准。 第三章主要介绍语谱图的实现过程以及各个过程的概括实施步骤主要包括六个片面：语音录制，数据读入程序，信号分帧加窗，能量密度谱计算，功率谱伪彩色显示，语谱图显示及对结果分析。 第四章主要介绍DCT数字水印算法的设计与实现过程，首先根据人眼对图像的敏感程度确定水印嵌入位置对宿主图像嵌入水印；然后通过与原始图像比较来检测水印是否存在，进而生成含有水印信息的二值图像并对其质量举行评价。 第五章总结主
12、要概括了本课题举行测验结果的说明，其中存在大量需要解决及有待提升的地方，通过对现有水印算法的设计与实现，根据前人所研究成果进一步对下一步的工作举行了阐述。 3 其次章 语言信号和图像数字水印技术 2.1概述 语音的发音过程中，声道通常都是处于运动状态的，因此它的共振峰特性也是时变的。不过这个时变过程比起振动过程来说要缓慢得多，因此一般可以假定它是短时平稳的，每一时刻我们都可以用这时刻邻近的一短段(例如15ms)语音信号分析得到一种频谱。基于MATLAB的语谱图显示与分析 李富强 2.2 语言信号的预处理 2.2.1 预处理 利用手机等通讯设备录制一段声音，经过音频剪辑软件的去噪后，接下来就可以
13、针对语音信号做一些预处理。本课题中预处理的步骤有以下两个片面： （1）预加重。可以很便当快捷的压缩信号大致波动的范围，摈弃一些外力因素的额干扰，一般可以通过一阶数字滤波器来实现将语音信号信噪比提高。这个数字滤波器有6dB/倍频程的提升特性，它的表达式为式(2.1)： H(z)?1?1 (2.1) 式(2.1)中，?值向1 趋向，其取值范围是0.940.97。由于人耳对语音高频片面较为敏感，预加重还可以将语音高频片面举行加重，提高了测验数据的切实性。 （2）加窗处理。概括的加窗处理条件和分析将在下一小节细致说明。 开头对信号举行预处理。信号的预处理过程有预加重、加窗处理等。预加重目的是有三点：一是提升高频段，对语音高频片面举行加重，去除口唇辐射的影响，增加语音的高频辨识率；二是使得该语音信号在整个频段中保持频谱平坦，便当举行频谱分析。还有就是预加重可以压缩信号的动态范围，提高其信噪比。在计算机中一般通过 2.2.2 窗函数的选择 在对语音信号举行预加重、去噪等处理之后，接着开头借助MATLAB的窗函数对语音信号举行分帧加窗操作。假设测验中30ms50ms内语音信号平稳。 4 9
