[发明专利]一种基于数字指纹的语音完整性保护方法

说明书

技术领域

本发明涉及数字水印、语音通信、数据编码等多方面信息处理技术。简言之，本发明提出了一种新型语音数字水印技术实施方法，实现了在语音通信过程中，实时地向语音信号内嵌入抗压缩数字指纹数据，进而为语音信号提供完整性保护这一应用需求。

背景技术

近二十年来个人通信业务蓬勃发展，先是固定电话进入千家万户为人们创造了便利的通讯环境，随后移动通信业务也步入了人们的日常生活，进一步拉近了人与人之间的距离。在此环境下，新闻媒体的信息采集方式也发生了很大转变，大量电话采访不断涌现；而且，随着数字音频处理技术的发展与普及，越来越多的非专业人员通过一般的音频编辑软件便可轻而易举地对原始音频素材进行编辑；虽然这种工作方式大大地提高了媒体工作者的工作效率、促进了我国媒体事业的蓬勃发展，但也为一些不法记者创造假新闻提供了便利条件。为妥善解决此问题，科技工作者必须提出新的技术解决途径，而近年来兴起的数字水印技术为人们提供了新思路。例如，记者进行电话采访时，如果被访问人不希望一些关键话语被记者重新编辑，那么用户可在关键话音部位实时地嵌入一些鲁棒性较强的完整性保护信息及版权归属信息，以便出现纠纷后利用科技手段来验证语音数据的来源及其完整性。

经调研发现，传统的音频水印算法及其实现技术存在如下缺陷。

传统音频水印算法的不足之处：

·传统的音频水印算法多是基于特定音频数据格式、特定压缩算法而制定的，它们的适用范围较为狭小；

·传统的音频水印算法多是针对各种音频文件等非实时数字载体而设计的，不适用于实时通信系统；

·虽然有一些传统的音频水印算法鲁棒性很好，但是大多数均不能抵抗语音通信系统中的高强度语音量化压缩编码攻击。

传统音频水印算法实现方案的不足之处：

·传统的音频水印算法多是在PC机上实现，其实现平台不具备便携性；

·虽然部分音频水印算法可在嵌入式智能终端上实现(例如PDA)，但由于运算速度过慢无法满足实时处理的需求；

·传统音频水印算法无法在固定电话等一系列非智能终端设备中实现。

当前，数字水印技术的发展趋势较为迅猛，人耳听觉模型的引入为音频水印算法的研究提供了人类感官学上的科学依据，各类水印算法也层出不穷。这为我们研究针对语音通信系统的数字水印技术应用方案提供了宽广的理论基础。本发明以数字水印技术为基础，历经大量的研究实验后，提出了一种基于数字指纹的语音完整性保护方法。

从实施本方法所需的硬件支持平台来看，越来越多高性能、低价格、低功耗、嵌入式硬件设备及芯片广泛普及，这为我们开发一种低成本、高性能、嵌入式数字信号实时处理装置提供了强有力的技术支持。本发明综合考察了现有的数字音频处理方案，经多方论证与实践，在DSP嵌入式硬件平台上实现了水印技术的开发与应用。

从数字水印产品的发展现状来看，由于数字水印技术尚未发展成熟，多数研究仅仅停留在理论层面上，因此成型的工程实践方案并不多见，而本发明提出了一种较为成熟的数字水印技术工程应用方法。经实践验证，本发明提出的技术实现方法可满足工程应用需求，可将数字水印技术的理论原理转化为实践应用，可广泛地应用在各类语音通信系统中。

发明内容

本发明提出了一种基于数字指纹的语音完整性保护方法，本方法围绕于一种强鲁棒性水印算法提出了一套较为完善的水印技术实现方案，其中包括水印算法实施方法、原始水印数据编码方法、语音信号完整性保护方法，宏观上本方法可分为水印嵌入方法与水印提取方法两部分内容。

本发明提出的数字音频水印技术实施方法可简要地描述为：

·通信双方首先利用原有通信系统建立起正常的语音通信；

·之后，由水印嵌入端发起对语音信号的实时处理，并利用既定水印算法对嵌入端所采集到的语音信号进行处理，使之携带有水印信息；

·水印嵌入端将处理过的语音信号通过原有通信系统发送出去；

·水印提取端接收到携有水印信息的语音信号后，可利用既定水印提取算法实时地处理提取端所采集到的语音信号，进而获取相应的水印信息，也可将接收到的语音数据保存下来以备日后处理；

·在此期间通话双方可正常通话。