[發(fā)明專利]基于修改最低有效位數(shù)權(quán)重的語音內(nèi)容認(rèn)證和篡改恢復(fù)方法

有效

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• 申請日: 2017-11-20
• 公開（公告）號: CN107993669B
• 公開（公告）日: 2021-04-16
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王宏霞;錢清;崔允賀
• 申請（專利權(quán)）人: 西南交通大學(xué)
• 主分類號: G10L19/018
• 分類號: G10L19/018
• 代理公司: 成都盈信專利代理事務(wù)所(普通合伙) 51245
• 代理人: 崔建中

本發(fā)明公開了一種基于修改最低有效位數(shù)權(quán)重的語音內(nèi)容認(rèn)證和篡改恢復(fù)方法，利用語音信號自身特征及語音最低有效位數(shù)這一敏感位置，設(shè)計(jì)了一種新的語音脆弱水印算法，該方法包括基于修改語音采樣點(diǎn)最低有效位數(shù)權(quán)重的脆弱水印算法以及基于語音內(nèi)容的水印生成和嵌入部分、語音內(nèi)容認(rèn)證和恢復(fù)部分。與現(xiàn)有的語音內(nèi)容認(rèn)證水印算法相比，本發(fā)明充分利用了語音編碼技術(shù)及語音采樣點(diǎn)最低有效位數(shù)權(quán)重敏感等特性。這樣既能保證本方法對篡改攻擊的敏感性和脆弱性，又能保證篡改發(fā)生時對被篡改區(qū)域的有效恢復(fù)，從而有利于本發(fā)明的推廣應(yīng)用。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及數(shù)字語音內(nèi)容完整性認(rèn)證及篡改恢復(fù)技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種基于修改最低有效位數(shù)權(quán)重的語音內(nèi)容認(rèn)證和篡改恢復(fù)方法。

背景技術(shù)

眾所周知，語音信號是一種特殊的音頻信號，其中往往會含有敏感信息，一旦這些敏感內(nèi)容遭受破壞，其利用率將會降低。而在現(xiàn)實(shí)生活中，人們不僅希望能夠驗(yàn)證一段語音內(nèi)容的真實(shí)性，當(dāng)語音遭受篡改時更希望能夠重新獲取被攻擊部分語音所表達(dá)的含義。即同時實(shí)現(xiàn)數(shù)字語音內(nèi)容的完整性認(rèn)證和篡改恢復(fù)。

目前，關(guān)于數(shù)字語音內(nèi)容完整性認(rèn)證的研究已取得了較大的進(jìn)展，而在此基礎(chǔ)之上實(shí)現(xiàn)語音被篡改內(nèi)容恢復(fù)的文獻(xiàn)相對較少。文獻(xiàn)“Fragile audio watermarking withperfect restoration capacity based on an adapted integer transform”(Luo Xin-rong,Xiang Shi-jun,Wuhan university Journal of Natural Sciences,vol.19,no.6,pp.497- 504,2014)提出了一種基于自適應(yīng)整數(shù)變換的具有篡改恢復(fù)能力的脆弱音頻水印算法。優(yōu)點(diǎn)是采用隨機(jī)壓縮矩陣對原始音頻信號進(jìn)行壓縮生成參考信息，使得篡改發(fā)生時可以恢復(fù)音頻被篡改內(nèi)容。但該方法在恢復(fù)過程中需要求解未知方程組，這一方面增加了時間開銷，另一方面如果方程中未知數(shù)個數(shù)較多時存在方程無解或有多個解的可能性，導(dǎo)致恢復(fù)的被篡改采樣點(diǎn)不正確。此外，該算法沒有考慮同步攻擊的情況，因此，僅能檢測和恢復(fù)替換攻擊，而對于插入和刪除等去同步攻擊不具備檢測和恢復(fù)的能力。文獻(xiàn)“Tamperrecovery algorithm for digital speech signal based on DWT and DCT”(Liu Zheng-hui,Luo Da,Huang Ji- wu,Wang Jing,Qi Chuan-da,Multimedia Tools andApplications,vol.76,no.10, pp.12481–12504,2017)基于離散小波變換和離散余弦變換生成用于恢復(fù)語音被篡改內(nèi)容的壓縮信號，并將生成的壓縮信號和各個語音幀幀號采用塊嵌入的方式嵌入到對應(yīng)語音幀的采樣點(diǎn)中。這種方法的優(yōu)點(diǎn)是在接收端可以快速的從其他語音幀中提取被篡改語音幀的壓縮信號并恢復(fù)其近似原始內(nèi)容，解決了恢復(fù)過程中大量計(jì)算的問題，但是這種方法壓縮效率相對較低，需要嵌入的壓縮信號量大，此外，壓縮過程中損失了原始語音信號中的大量細(xì)節(jié)，從而造成恢復(fù)語音質(zhì)量相對較差。因此，利用語音編碼技術(shù)和其自身采樣點(diǎn)的敏感性，研究具有較高恢復(fù)質(zhì)量的語音內(nèi)容完整性認(rèn)證脆弱水印技術(shù)具有重要的研究意義。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種基于修改最低有效位數(shù)權(quán)重的語音內(nèi)容認(rèn)證和篡改恢復(fù)算法，是一種結(jié)合語音G.723.1編碼(或其他語音壓縮編碼)及自身特征生成定位及篡改恢復(fù)水印的數(shù)字語音內(nèi)容真實(shí)性和完整性認(rèn)證的方法，能夠在惡意篡改的條件下，有效地保障數(shù)字語音內(nèi)容的可靠性，并能在一定程度上實(shí)現(xiàn)對篡改內(nèi)容的近似恢復(fù)。

為了能夠精確定位語音被篡改區(qū)域，本發(fā)明利用語音信號自身特征及語音最低有效位數(shù)這一敏感位置，設(shè)計(jì)了一種新的語音脆弱水印算法，該方法包括基于修改語音采樣點(diǎn)最低有效位數(shù)權(quán)重的脆弱水印算法以及基于語音內(nèi)容的水印生成和嵌入部分、語音內(nèi)容認(rèn)證和恢復(fù)部分。

實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)方案如下：

基于修改最低有效位數(shù)權(quán)重的語音內(nèi)容認(rèn)證和篡改恢復(fù)方法，包括：