基于离散小波变换与量化索引调制的MATLAB音频隐写系统

资 源 简 介

本MATLAB项目实现了基于DWT和QIM的音频隐写算法，支持将二值图像水印嵌入音频中频子带，在保持音频质量和信噪比的同时实现高隐蔽性嵌入与提取功能。

详 情 说 明

基于离散小波变换与量化索引调制的音频隐写系统

项目介绍

本项目实现了一种基于离散小波变换(DWT)和量化索引调制(QIM)的音频数字水印技术。该系统能够在音频信号中隐蔽地嵌入二值图像水印，并能够从可能遭受攻击的含水印音频中可靠地提取出水印信息。通过结合DWT的多分辨率分析能力和QIM的鲁棒嵌入特性，在保证音频听觉质量的同时，实现了水印的高隐蔽性和抗干扰能力。

功能特性

核心功能

• 水印嵌入：对原始音频进行DWT分解，通过QIM将二值图像水印嵌入到中频子带，保持高信噪比和听觉透明性
• 水印提取：从含水印音频中精确提取隐藏水印，并通过形态学后处理提升提取图像质量
• 抗攻击测试：支持噪声添加、重采样等多种攻击模拟，全面评估水印算法的鲁棒性

技术特点

• 采用离散小波变换进行时频分析，确保水印嵌入的不可感知性
• 使用量化索引调制技术，提高水印的嵌入强度和提取准确性
• 提供PSNR、SSIM、BER等多种客观评价指标量化系统性能

使用方法

水印嵌入流程

1. 准备WAV格式载体音频（建议44.1kHz采样率，10-30秒时长）
2. 准备二值PNG水印图像（建议尺寸64×64至128×128像素）
3. 设置量化步长、嵌入强度等参数
4. 运行嵌入程序生成含水印音频

水印提取流程

1. 输入含水印音频（可选择施加攻击测试）
2. 使用与嵌入时相同的密钥参数
3. 运行提取程序获得恢复的水印图像
4. 查看相似度评估报告

参数配置

关键可调参数包括：

• 量化步长：控制水印嵌入强度，影响鲁棒性与透明性平衡
• DWT分解层数：决定水印嵌入的频带选择
• 嵌入强度因子：调节水印信号幅度

系统要求

软件环境

• MATLAB R2018b或更高版本
• 信号处理工具箱、图像处理工具箱

硬件建议

• 内存：4GB以上
• 存储空间：1GB可用空间

文件说明

main.m文件作为系统的主入口点，集成了水印嵌入、提取与性能评估的全流程功能。该文件实现了载体音频的离散小波变换分解、水印图像的量化索引调制嵌入、含水印音频的逆变换重构等核心嵌入操作，同时包含从待检测音频中提取水印信息并进行形态学后处理的完整提取逻辑。此外，该文件还协调了抗攻击测试模块，能够对含水印音频施加模拟攻击并计算提取水印与原始水印的相似度指标，最终生成包含峰值信噪比、误码率等量化评估结果的性能报告。