[发明专利]一种基于数字指纹的语音完整性保护方法无效
申请号: | 201010132256.X | 申请日: | 2010-03-25 |
公开(公告)号: | CN101847409A | 公开(公告)日: | 2010-09-29 |
发明(设计)人: | 张茹;曹晨磊;刘玮立;陈刚;钮心忻 | 申请(专利权)人: | 北京邮电大学 |
主分类号: | G10L19/00 | 分类号: | G10L19/00;H04L1/00 |
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地址: | 100876 *** | 国省代码: | 北京;11 |
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摘要: | 本发明提出了一种基于数字指纹的语音完整性保护方法。本方法以音频数字水印技术为基础,开辟了一条较为完善的语音完整性保护技术实现路径。首先,本方法提出了以交织编码、BCH编码、CRC编码技术为基础的组合式水印数据编解码方法,提高了系统的误码纠错能力;随后,本方法提出了以能量同步头信号为定位基准,以重同步处理为补充手段的水印提取同步方法,实现了水印提取操作的精准定位;最终,本方法提出了以水印信息为主体判定依据,以水印信息摘要为辅助判定依据的语音完整性保护方法,完成了语音完整性验证这一核心技术要求;根据本发明提出的技术实现内容,应用者可在正常的通信过程中实时、透明地向语音信号内嵌入语音完整性保护信息。 | ||
搜索关键词: | 一种 基于 数字 指纹 语音 完整性 保护 方法 | ||
【主权项】:
一种基于数字指纹的语音完整性保护方法。本方法依托于一般语音通信系统,以数字水印技术为基础,实现了在通信过程中实时地向话音信号中嵌入数字指纹信息、完整性验证信息这一技术内容,构建了以数字水印信息为判定依据的语音信号完整性保护方法。本方法主要由以下三部分内容构成,即(1)水印算法实施方法;(2)原始水印数据编码方法;(3)语音信号完整性保护方法,具体实现步骤如下:1)水印嵌入端,首先对原始水印数据Data进行纠错编码处理,可得到待嵌入水印信息Data′;此编码方法为组合式编码方法,其内容包含错误分散编码算法(交织编码算法)、纠错编码算法(BCH编码算法)与检错编码算法(CRC编码算法);2)用户发起对语音信号的保护处理之后,水印嵌入端将利用语音处理算法生成能量突变式同步头信号S1(Signal),并将该信号嵌入至受保护语音信号段内;3)随后,水印嵌入端立即启动水印嵌入处理,将待嵌入水印信息Data′嵌入至受保护语音信号中,得到Signal′=Em(Signal,Data′),以完成小组水印数据的嵌入处理;4)水印嵌入端不断重复上述同步头信号及小组水印数据的嵌入过程(各小组水印数据内,数字指纹信息相同),直至用户终止对语音信号的保护;5)当用户终止对语音信号的保护处理时,水印嵌入端将利用单向散列函数计算受保护语音信号段内所有水印数据的消息摘要,并将此摘要值连同结束标志End、定位标志Token作为最后一组水印数据嵌入至受保护语音信号的末端,结束保护处理;6)Signal′经过信道语音压缩编码后会有一定波形损失并夹杂一些信道噪声,因此水印提取端得到的信号为Signal″;7)用户需要对语音信号进行完整性验证时,水印提取端将立即启动水印信息提取处理;首先提取端探测到语音信号中的同步头信号之后,将根据该信号提供的定位信息,对Signal″进行水印提取处理,可得Data″=Re(Signal″);8)之后,水印提取端对Data″进行解码处理,如果CRC{DBCH[DI(Data″)]}校验结果正确,则可恢复出原始水印数据Data;如果CRC{DBCH[DI(Data″)]}校验结果错误,则水印提取端须利用重同步算法处理语音信号Signal″,可得S2(Signal″);9)如果有Data″=Re[S2(Signal″)],且CRC{DBCH[DI(Data″)]}校验结果正确,则表示通过重同步调整可恢复出原始水印数据Data;如果经反复重同步处理后仍然无法恢复出原始水印数据,则说明此组水印数据误码率过高,水印提取失败;10)水印提取端将反复执行上述水印提取处理过程直至提取出结束标志End,用户可通过任意小组水印数据内的数字指纹来判定语音信号的归属信息;11)随后,水印提取端将以各小组数则内的Token编号为分段依据,计算段内所有水印数据的消息摘要,并将此摘要值与提取出的摘要值作比对;如果值相同,则说明受保护语音信号是完整的;如果值不同,则说明相关语音信号波形有所失真,用户可进一步根据Token中的水印数据小组编号来判知哪些信号片段受到了攻击(小组编号为连续性编号,用户可通过缺失的号码来判断哪些信号片段受到了攻击);12)如果水印提取端未恢复出End标志,则证明结尾语音信号波形有所失真;水印提取端需根据后续同步头信号的与当前受保护语音信号之间的距离,以及后续水印数据中的Token来判知End是否丢失;13)如果水印提取端未能从语音信号中恢复出消息摘要,则说明相关语音信号波形有所失真,用户可根据已提取出的水印信息进一步判断其原因。步骤1)中在对原始水印信息Data进行编码处理之前,须按照BCH编码要求对Data进行数据分组,应满足CRC(Data)的数据长度符合所选用的BCH编码长度;为提高步骤1)中交织编码的错误分散效率,须将多个BCH分组数据包组合起来进行交织处理。步骤2)中的能量同步头信号为高能信号,水印提取端保留有相同的信号样本,系统进行同步头信号探测时,会将该信号与接收到的同步头信号做自相关处理,相关性最高处便为同步定位点。步骤8)中重同步算法的原理是在时域内动态调整水印提取定位点,其中调整步长以及调整范围可由用户根据实际应用需求自行设定。
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