[發明專利]基于脈沖神經網絡固定時間同步的音頻加解密方法及系統

在審

• 申請號: 202210711410.1
• 申請日: 2022-06-22
• 公開（公告）號: CN115064178A
• 公開（公告）日: 2022-09-16
• 發明（設計）人: 王慶杰;趙慧;劉愛迪
• 申請（專利權）人: 濟南大學
• 主分類號: G10L19/018
• 分類號: G10L19/018;G06N3/04;H04L9/00
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司 37221
• 代理人: 王雪

本發明屬于音頻處理技術領域，尤其涉及一種基于脈沖神經網絡固定時間同步的音頻加解密方法及系統。該加密方法包括，獲取待加密的原始音頻；生成隨機脈沖強度，作為密鑰，帶入隨機脈沖神經網絡模型中，得到在固定同步時間之后的混沌驅動信號；將原始音頻信號與混沌驅動信號經過置亂和異或操作，生成加密音頻信號；其中，所述隨機脈沖神經網絡模型包括驅動模型和響應模型，根據驅動模型和響應模型，確定誤差函數；基于誤差函數，確定固定時間同步控制器，得到固定同步時間。本發明采用更加精確的固定時間同步控制定理，結合脈沖神經網絡，提高了音頻加密的效率和安全性。

技術領域

本發明屬于音頻處理技術領域，尤其涉及一種基于脈沖神經網絡固定時間同步的音頻加解密方法及系統。

背景技術

本部分的陳述僅僅是提供了與本發明相關的背景技術信息，不必然構成在先技術。

近年來，由于脈沖神經網絡具有豐富的時空動力學特征、多樣的編碼機制、契合硬件的事件驅動性，能夠更加真實的模擬大腦機制，在類腦智能、自動控制、模式識別及混沌保密通信等領域引起了研究者的廣泛關注。

有限時間技術的穩定時間在很大程度上取決于所考慮系統的初始值，這使得不同初始值的穩定時間不固定。此外，并非所有系統的初始值在實踐中都可用。這些缺點阻礙了有限時間技術的實際應用。2012年，Polyakov提出了固定時間穩定的概念。固定時間穩定作為有限時間穩定的擴展，其穩定時間的上界估計不依賴于系統初值，僅與系統參數和控制器參數有關。由于固定時間穩定解決了穩定時間依賴系統初值的問題，且具有可控的穩定時間和更小的控制代價，在自動控制和保密通信領域具有更加廣泛的應用前景。在固定時間技術下實現音頻加解密能夠以更小的代價提高安全性，但相關的研究還很少。

目前，已有的關于脈沖系統的固定時間穩定理論所提出的上界估計不夠精確，而且在混沌音頻加密中，大多是基于簡單的連續非線性系統的同步控制理論，這使得音頻加密的安全性不強、加密效率不高。

發明內容

為了解決上述背景技術中存在的技術問題，本發明提供一種基于脈沖神經網絡固定時間同步的音頻加解密方法及系統，其采用更加精確的固定時間同步控制定理，結合脈沖神經網絡，提高了音頻加密的效率和安全性。

為了實現上述目的，本發明采用如下技術方案：

本發明的第一個方面提供一種基于脈沖神經網絡固定時間同步的音頻加密方法。

基于脈沖神經網絡固定時間同步的音頻加密方法，包括：

獲取待加密的原始音頻；

生成隨機脈沖強度，作為密鑰，帶入隨機脈沖神經網絡模型中，得到在固定同步時間之后的混沌驅動信號；

將原始音頻信號與混沌驅動信號經過置亂和異或操作，生成加密音頻信號；

其中，所述隨機脈沖神經網絡模型包括驅動模型和響應模型，根據驅動模型和響應模型，確定誤差函數；基于誤差函數，確定固定時間同步控制器，得到固定同步時間。

本發明的第二個方面提供一種基于脈沖神經網絡固定時間同步的音頻解密方法。

基于脈沖神經網絡固定時間同步的音頻解密方法，包括：

獲取密鑰和加密音頻信號

基于密鑰，采用隨機脈沖神經網絡模型，得到在固定同步時間之后的混沌響應信號；

使用混沌響應信號對加密音頻信號進行異或和逆置換操作，得到原始音頻信號；

其中，所述隨機脈沖神經網絡模型包括驅動模型和響應模型，根據驅動模型和響應模型，確定誤差函數；基于誤差函數，確定固定時間同步控制器，得到固定同步時間。

本發明的第三個方面提供一種基于脈沖神經網絡固定時間同步的音頻加解密系統。