[發(fā)明專利]一種利用字節(jié)幀間幅度譜相關(guān)性的音頻同源篡改檢測(cè)方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810072583.7
• 申請(qǐng)日: 2018-01-25
• 公開（公告）號(hào): CN108510994B
• 公開（公告）日: 2020-09-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 胡永健;余穎娟;劉琲貝;賀前華
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 華南理工大學(xué)
• 主分類號(hào): G10L19/018
• 分類號(hào): G10L19/018;G10L25/18;G10L25/24;G10L25/45
• 代理公司: 廣州市華學(xué)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 44245
• 代理人: 王東東

本發(fā)明公開了一種利用字節(jié)幀間幅度譜相關(guān)性的音頻同源篡改檢測(cè)方法，包括音頻預(yù)加重、分幀加窗、計(jì)算各幀過(guò)零率，分離字節(jié)，剔除短字節(jié)，計(jì)算兩字節(jié)間各幀的幅度譜相似度，判斷字節(jié)復(fù)制粘貼關(guān)系及篡改定位。發(fā)明方法檢測(cè)準(zhǔn)確率高、定位精度較高且計(jì)算復(fù)雜度小。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及音頻取證技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種利用字節(jié)幀間幅度譜相關(guān)性的音頻同源篡改檢測(cè)方法。

背景技術(shù)

隨著多媒體技術(shù)的普遍使用和日趨成熟，人們更容易獲取信息，隨之產(chǎn)生了如何檢驗(yàn)多媒體信息是否完整、可靠的問(wèn)題。如何對(duì)多媒體數(shù)據(jù)進(jìn)行有效的篡改檢測(cè)已成為信息安全領(lǐng)域的一個(gè)重要研究課題。相較于圖像和視頻，針對(duì)數(shù)字音頻的篡改檢測(cè)研究較少。對(duì)于音頻篡改，同源復(fù)制粘貼篡改是最容易實(shí)現(xiàn)的也是最常見的。篡改者將音頻中的某個(gè)片段進(jìn)行復(fù)制并粘貼到該音頻的其他位置，從而改變音頻的真實(shí)語(yǔ)義。如果不法分子將扭曲的篡改音頻用于法庭證據(jù)、部門機(jī)密信息等方面，則會(huì)造成嚴(yán)重的后果。因?yàn)橥磸?fù)制粘貼篡改只在同段音頻中操作，使得這類篡改具有隱蔽性高且容易實(shí)現(xiàn)的特點(diǎn)。因此，研究音頻同源復(fù)制粘貼篡改的檢測(cè)方法對(duì)于保證數(shù)字多媒體信息的原始性、真實(shí)性和完整性具有非常重要的意義。

發(fā)明內(nèi)容

為了克服現(xiàn)有技術(shù)存在的缺點(diǎn)與不足，本發(fā)明提供一種利用字節(jié)幀間幅度譜相關(guān)性的音頻同源篡改檢測(cè)方法。

本發(fā)明采用如下技術(shù)方案；

一種利用字節(jié)幀間幅度譜相關(guān)性的音頻同源篡改檢測(cè)方法，包括如下步驟：

S1將待測(cè)音頻信號(hào)預(yù)加重；

S2對(duì)預(yù)加重后的音頻進(jìn)行加窗分幀處理，其中幀時(shí)長(zhǎng)為m，幀移為n，分幀加窗后的時(shí)域音頻信號(hào)表示為y_l，其中幀序號(hào)l＝1,2,…,N_frame，N_frame為音頻幀數(shù)量；

S3對(duì)加窗分幀后的各幀音頻信號(hào)計(jì)算過(guò)零率zcr(l)；

S4根據(jù)低頻頻譜能量分離待測(cè)音頻中的各個(gè)字節(jié)；

S5剔除無(wú)效字節(jié)，具體為：設(shè)定最短字節(jié)時(shí)長(zhǎng)閾值t_m，將時(shí)長(zhǎng)小于t_m的字節(jié)剔除，得到有效字節(jié)集合X＝{x₁,x₂,x₃,…,x_M}，其中x_i為第i個(gè)字節(jié)，M為有效字節(jié)的個(gè)數(shù)；

S6計(jì)算剔除無(wú)效字節(jié)后的待測(cè)音頻信號(hào)中的兩字節(jié)間各幀的幅度譜相似度；

S7設(shè)定相似度閾值Th，若兩個(gè)字節(jié)中存在兩對(duì)或兩對(duì)以上的幀幅度譜相似度大于給定閾值，則判斷字節(jié)x_i和x_j存在復(fù)制粘貼關(guān)系；

S8對(duì)所有的字節(jié)i≠j∈{1,2,...,M}，重復(fù)步驟6和7，得到所有存在復(fù)制粘貼關(guān)系的字節(jié)對(duì)，由此可定位出待測(cè)音頻中的復(fù)制粘貼區(qū)域。

所述過(guò)零率的計(jì)算公式為：

其中，y_l(k)表示第l幀的第k個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)，K為各幀的數(shù)據(jù)點(diǎn)數(shù)，sgn[]是符號(hào)函數(shù)，如下式：

所述S4中根據(jù)低頻頻譜能量分離待測(cè)音頻中的各個(gè)字節(jié)，具體為：對(duì)待測(cè)音頻信號(hào)的各幀y_l進(jìn)行長(zhǎng)度為N_fft點(diǎn)的傅里葉變換，得到對(duì)應(yīng)的幅度譜S(l,f)，其中f表示頻率點(diǎn)序號(hào)，

然后計(jì)算待測(cè)音頻信號(hào)中所有幀的低頻能量平均值，計(jì)算各幀y_l的低頻能量與低頻能量平均值的比值NLFER。

所述NLFER