[發明專利]一種基于偽Zernike矩的語音內容認證方法

有效

• 申請號: 201210278724.3
• 申請日: 2012-08-07
• 公開（公告）號: CN102867513A
• 公開（公告）日: 2013-01-09
• 發明（設計）人: 王宏霞;劉正輝
• 申請（專利權）人: 西南交通大學
• 主分類號: G10L17/00
• 分類號: G10L17/00
• 代理公司: 成都信博專利代理有限責任公司 51200
• 代理人: 張澎

技術領域

本發明涉及一種語音識別，尤其是語音內容真實性和完整性認證問題的解決方法。?

背景技術

近年來，數字化語音通信的迅猛發展和各種語音產品的廣泛普及，以及各種功能強大的音頻處理軟件的出現，使得數字語音的傳輸與應用日益變得頻繁與廣泛。與此同時，篡改傳輸和存儲的語音內容數據變得相對容易。例如，一段重要的法庭證詞錄音，在存儲、傳輸過程中如果要害部分內容被惡意篡改，其后果可想而知！。因此，如何鑒別一段重要或敏感的語音內容是否被篡改過，哪里被篡改了，語音記錄來源是否真實、可信，這些涉及數字語音真實性的認證問題，引起了國內外學者極大的研究興趣。音頻水印技術作為一種保護音頻的技術手段，從上世紀90年代出現就受到了人們的重視，并成為信息安全研究領域的熱點。?

與音頻信號相比，語音信號具有采樣率低，對常規信號處理更加敏感等特點。因此，現有的很多音頻內容認證算法無法用于語音內容認證，或者用于語音內容認證的效果不是很理想。現實生活中，針對音頻更多的是解決版權保護問題，而針對語音則更多的是解決內容真實性和完整性認證問題。基于數字水印的語音內容認證技術，如果嵌入的水印與語音自身內容無關，一方面會增加信息的傳輸量，另一方面也存在一定的安全隱患，所以基于語音自身特征或內容來生成水印的語音認證算法就更具有研究意義和實用價值。?

偽Zernike矩(Zernike矩)的幅值具有旋轉不變性的特征，該特征已廣泛地?應用于圖像表示、圖像檢索和圖像水印等領域，而在音頻上的應用還很少。文獻“Robust?audio?watermarking?based?on?low-order?Zernike?moments”(Xiang?Shi-jun，Huang?Ji-wu，Yang?Rui，5^th?International?Workshop?on?Digital?Watermarking，pp226-240，Oct.2006)首先對音頻進行一維到二維的變換，然后對相應的二維信號進行Zernike變換。通過實驗證明了Zernike矩的幅值對常規信號處理具有很強的魯棒性；同時分析了Zernike矩的幅值和音頻樣本值的線性關系，由此提出了基于低階Zernike矩的魯棒音頻水印算法。文獻“A?pseudo-Zernike?moments?based?audio?watermarking?scheme?robust?against?desynchronization?attacks”(Wang?Xiang-yang，Ma?Tian-xiao，Niu?Pan-pan，Computers?and?Electrical?Engineering，vol.37，no.4，pp.425-443，July?2011)首先在時域基于統計均值嵌入同步碼，然后量化偽Zernike矩的幅值嵌入水印，提出了基于偽Zernike矩的抗同步攻擊的音頻水印算法。對于上述的基于偽Zernike矩(Zernike矩)的水印算法，一方面，需要計算所有樣本點的偽Zernike矩，計算量較大，耗費的時間較長。水印的嵌入是通過同比例地縮放各音頻段的樣本值來完成的。分析表明，直接縮放音頻樣本值對原始音頻的改變量較大，對原始音頻信號的質量造成較大的破壞；另一方面，水印的嵌入位置和方法是公開的，各音頻幀的特征(偽Zernike矩)的計算也是已知的。于是，攻擊者可以找到各音頻幀的位置并計算每幀的特征，重新量化偽Zernike矩來去除嵌入的水印，使算法失去保護版權的作用。或者，攻擊者可以使用其它的音頻段來替換含水印的音頻，然后量化替換后的音頻內容，使其滿足水印正確提取的條件，對其內容實施攻擊。因此，研究基于內容的抗攻擊能力強的語音內容認證算法具有重要的現實意義。?

發明內容

鑒于現有技術的不足，本發明的目的在于提供一種基于偽Zernike矩的語音內容認證算法，該算法能夠有效地區分對語音的常規信號處理操作和惡意攻擊，并能有效定位語音內容惡意篡改的位置，從而實現語音內容的真實性和完整性認證。?

為實現這樣的目的，本發明以DCT低頻系數的偽Zernike矩幅值對常規信號處理的魯棒性為依據，設計了一種新的水印生成和嵌入方法。?

一種基于偽Zernike矩的語音內容認證方法，能夠有效區分常規信號處理操作和惡意攻擊，同時對惡意攻擊能夠有效地篡改定位。從而實現語音內容的真實性和完整性認證，包括如下具體步驟：?