CN112422265A - 一种避免语音信号被篡改的语音控制方法及控制系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及语音信号安全技术领域,具体是一种避免语音信号被篡改的语音控制方法及控制系统,所述微电脑处理器的输入端电性连接语音采集单元,且微电脑处理器分别双向电性连接有语音信息处理单元和语音信息加密单元。本发明设计新颖,原理简单,具有较高的防护效果,通过混沌模块进行加密防护,利用伪混沌位序列掩盖明文信息,同时μ值、初始状态值、初始迭代的次数均可选择,即使在明文中出现重复字符加密后也会产生不同的密文,另外不同的μ值、初始状态值和初始迭代组合可以减少周期窗口出现的几率,提升了伪混沌二进制位序列的不可预测性,扩大了秘钥空间的同时,提高了算法的安全性,确保了语音信号的传输安全。
Description
技术领域
本发明涉及语音信号安全技术领域,具体是一种避免语音信号被篡改的语音控制方法及控制系统。
背景技术
语音信号是一种非平稳的时变信号,它携带着各种信息,在语音编码、语音合成、语音识别和语音增强等语音处理中都需要提取语音中包含的各种信息,在传输过程中为了防止语音信号被篡改,因此需要语音控制系统对其进行防护,确保语音信号的安全。
但是目前市面上针对语音信号的防护主要来源于防火墙,然而防火墙功能有限无法在语音篡改方便提供有效防护,进而导致语音信号在传输过程中容易出现泄漏或被篡改,无法明确的传输本来语义,因此,本领域技术人员提供了一种避免语音信号被篡改的语音控制方法及控制系统,以解决上述背景技术中提出的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种避免语音信号被篡改的语音控制方法及控制系统,以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的,本发明提供如下技术方案:一种避免语音信号被篡改的语音控制系统,包括微电脑处理器,所述微电脑处理器的输入端电性连接语音采集单元,且微电脑处理器分别双向电性连接有语音信息处理单元和语音信息加密单元;
所述语音信息采集单元包括声音采录器和存储硬盘,所述声音采录器通过函数调用的方式进行声音采录,所述存储硬盘用于存储采录后的声音文件;
所述语音信息处理单元用于对采录后的音频文件进行处理,包括预处理模块和数字化处理模块,所述数字化处理模块用于对采集的声音文件进行抗混叠、预加重处理后重新采样,经滤波后获得包含微弱电网信号的语音信号,所述预处理单元通过对获取的语音信号进行加窗分帧处理;
所述语音信息加密单元包括混沌模块、明文转换模块、压缩模块,所述明文转换模块用于对加窗分帧处理后的语音信号进行明文转换,所述压缩模块用于对转换后的明文进行压缩,所述混沌模块包括用于对压缩后的明文进行加解密的加密子模块和解密子模块;
作为本发明更进一步的方案:所述声音采录器的函数调用方式为wavrecord(N,fs,cn,nbits),其中N是采样本数据量,fs是样本采集频率(800Hz、11025Hz、22050Hz、44100Hz),cn为样本采集通道,nbit为每个样本的解析度。
作为本发明更进一步的方案:所述语音信息处理单元中滤波采用Duffing带通滤波器。
作为本发明更进一步的方案:所述加窗分帧采用的窗函数为汉明窗w(n),其公式为:
用函数窗w(n)×语音信号s(n),形成加窗的语音信号x(n);
对加窗的语音信号x(n)进行分帧,则语音信号x(n)表示xn(t),其中n为帧序号,t为帧同步的时间序号,N为帧长。
作为本发明更进一步的方案:所述加密子模块对压缩后明文采用逐位加密,加密过程为:
c=c1c2…=es(1)(p1)es(2)(p2)…。
作为本发明更进一步的方案:p={p1,p2…}为明文位串,{s(1),s(2)…}为伪混沌位序列,c={cq,c2…}为明文,加密函数es(i)进行模2加运算。
作为本发明更进一步的方案:伪混沌位序列生成方式如下:
采用不同的μ值、不同初始状态值的两个不同的Logistic混沌映射进行迭代;
设初始迭代分别为m、n次(m≠n);
再次迭代,通过动态比较两个映射每次迭代的转态值,产生二进制伪混沌位序列,具体算法为:
在区间{3,57,4}中,选择两个不同的μ值,分别作为映射参数;
在区间{0,1}中选择两个不同的实数,分别作为两个映射迭代的初始状态值;
在区间{50,100}中,选择两个不同的整数m和n,分别作为两个映射的初始迭代次数,两个映射先分别迭代m和n次,得到两个状态值xm和ym,然后再开始同时迭代,每次迭代后,比较两个映射的状态值,假设两个映射分别表示为f1和f2,那么如果f1(xm)>f2(yn)产生二进制位“1”,否则,产生二进制位“0”,如此类推,形成伪混沌位序列。
作为本发明更进一步的方案:一种避免语音信号被篡改的语音控制方法,包括以下具体步骤:
S1、通过声音采录器对说话的声音进行录制,并存储至存储硬盘内;
S2、微电脑处理器控制数字化处理模块用于对采集的声音文件进行抗混叠、预加重处理后重新采样,经滤波后获得包含微弱电网信号的语音信号;
S3、预处理单元通过对获取的语音信号进行加窗分帧处理,得到加窗分帧后的语音信号;
S4、明文转换模块用于对加窗分帧处理后的语音信号进行明文转换,并在压缩模块的作用下实现明文压缩;
S5、通过混沌模块对压缩后的明文进行加密,利用伪混沌位序列掩盖明文信息。
与现有技术相比,本发明的有益效果是:本发明设计新颖,原理简单,具有较高的防护效果,通过混沌模块进行加密防护,利用伪混沌位序列掩盖明文信息,同时μ值、初始状态值、初始迭代的次数均可选择,即使在明文中出现重复字符加密后也会产生不同的密文,另外不同的μ值、初始状态值和初始迭代组合可以减少周期窗口出现的几率,提升了伪混沌二进制位序列的不可预测性,扩大了秘钥空间的同时,提高了算法的安全性,确保了语音信号的传输安全。
附图说明
图1为一种避免语音信号被篡改的语音控制系统的原理框架示意图。
具体实施方式
请参阅图1,本发明实施例中,一种避免语音信号被篡改的语音控制系统,包括微电脑处理器,微电脑处理器的输入端电性连接语音采集单元,且微电脑处理器分别双向电性连接有语音信息处理单元和语音信息加密单元;
语音信息采集单元包括声音采录器和存储硬盘,声音采录器通过函数调用的方式进行声音采录,存储硬盘用于存储采录后的声音文件;
语音信息处理单元用于对采录后的音频文件进行处理,包括预处理模块和数字化处理模块,数字化处理模块用于对采集的声音文件进行抗混叠、预加重处理后重新采样,经滤波后获得包含微弱电网信号的语音信号,预处理单元通过对获取的语音信号进行加窗分帧处理;
语音信息加密单元包括混沌模块、明文转换模块、压缩模块,明文转换模块用于对加窗分帧处理后的语音信号进行明文转换,压缩模块用于对转换后的明文进行压缩,混沌模块包括用于对压缩后的明文进行加解密的加密子模块和解密子模块;
进一步的,声音采录器的函数调用方式为wavrecord(N,fs,cn,nbits),其中N是采样本数据量,fs是样本采集频率(800Hz、11025Hz、22050Hz、44100Hz),cn为样本采集通道,nbit为每个样本的解析度。
进一步的,语音信息处理单元中滤波采用Duffing带通滤波器。
进一步的,加窗分帧采用的窗函数为汉明窗w(n),其公式为:
用函数窗w(n)×语音信号s(n),形成加窗的语音信号x(n);
对加窗的语音信号x(n)进行分帧,则语音信号x(n)表示xn(t),其中n为帧序号,t为帧同步的时间序号,N为帧长。
进一步的,加密子模块对压缩后明文采用逐位加密,加密过程为:
c=c1c2…=es(1)(p1)es(2)(p2)…。
进一步的,p={p1,p2…}为明文位串,{s(1),s(2)…}为伪混沌位序列,c={cq,c2…}为明文,加密函数es(i)进行模2加运算。
进一步的,伪混沌位序列生成方式如下:
采用不同的μ值、不同初始状态值的两个不同的Logistic混沌映射进行迭代;
设初始迭代分别为m、n次(m≠n);
再次迭代,通过动态比较两个映射每次迭代的转态值,产生二进制伪混沌位序列,具体算法为:
在区间{3,57,4}中,选择两个不同的μ值,分别作为映射参数;
在区间{0,1}中选择两个不同的实数,分别作为两个映射迭代的初始状态值;
在区间{50,100}中,选择两个不同的整数m和n,分别作为两个映射的初始迭代次数,两个映射先分别迭代m和n次,得到两个状态值xm和ym,然后再开始同时迭代,每次迭代后,比较两个映射的状态值,假设两个映射分别表示为f1和f2,那么如果f1(xm)>
f2(yn)产生二进制位“1”,否则,产生二进制位“0”,如此类推,形成伪混沌位序列,由于μ值、初始状态值、初始迭代的次数均可选择,即使在明文中出现重复字符加密后也会产生不同的密文,另外不同的μ值、初始状态值和初始迭代组合可以减少周期窗口出现的几率,提升了伪混沌二进制位序列的不可预测性,扩大了秘钥空间的同时,提高了算法的安全性,确保了语音信号的传输安全。
进一步的,一种避免语音信号被篡改的语音控制方法,包括以下具体步骤:
S1、通过声音采录器对说话的声音进行录制,并存储至存储硬盘内;
S2、微电脑处理器控制数字化处理模块用于对采集的声音文件进行抗混叠、预加重处理后重新采样,经滤波后获得包含微弱电网信号的语音信号;
S3、预处理单元通过对获取的语音信号进行加窗分帧处理,得到加窗分帧后的语音信号;
S4、明文转换模块用于对加窗分帧处理后的语音信号进行明文转换,并在压缩模块的作用下实现明文压缩;
S5、通过混沌模块对压缩后的明文进行加密,利用伪混沌位序列掩盖明文信息。
综上所述:本发明设计新颖,原理简单,具有较高的防护效果,通过混沌模块进行加密防护,利用伪混沌位序列掩盖明文信息,同时μ值、初始状态值、初始迭代的次数均可选择,即使在明文中出现重复字符加密后也会产生不同的密文,另外不同的μ值、初始状态值和初始迭代组合可以减少周期窗口出现的几率,提升了伪混沌二进制位序列的不可预测性,扩大了秘钥空间的同时,提高了算法的安全性,确保了语音信号的传输安全。
以上所述的,仅为本发明较佳的具体实施方式,但本发明的保护范围并不局限于此,任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内,根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变,都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种避免语音信号被篡改的语音控制系统,包括微电脑处理器,其特征在于,所述微电脑处理器的输入端电性连接语音采集单元,且微电脑处理器分别双向电性连接有语音信息处理单元和语音信息加密单元;
所述语音信息采集单元包括声音采录器和存储硬盘,所述声音采录器通过函数调用的方式进行声音采录,所述存储硬盘用于存储采录后的声音文件;
所述语音信息处理单元用于对采录后的音频文件进行处理,包括预处理模块和数字化处理模块,所述数字化处理模块用于对采集的声音文件进行抗混叠、预加重处理后重新采样,经滤波后获得包含微弱电网信号的语音信号,所述预处理单元通过对获取的语音信号进行加窗分帧处理;
所述语音信息加密单元包括混沌模块、明文转换模块、压缩模块,所述明文转换模块用于对加窗分帧处理后的语音信号进行明文转换,所述压缩模块用于对转换后的明文进行压缩,所述混沌模块包括用于对压缩后的明文进行加解密的加密子模块和解密子模块。
2.根据权利要求1所述的一种避免语音信号被篡改的语音控制系统,其特征在于,所述声音采录器的函数调用方式为wavrecord(N,fs,cn,nbits),其中N是采样本数据量,fs是样本采集频率(800Hz、11025Hz、22050Hz、44100Hz),cn为样本采集通道,nbit为每个样本的解析度。
3.根据权利要求1所述的一种避免语音信号被篡改的语音控制系统,其特征在于,所述语音信息处理单元中滤波采用Duffing带通滤波器。
5.根据权利要求1所述的一种避免语音信号被篡改的语音控制系统,其特征在于,所述加密子模块对压缩后明文采用逐位加密,加密过程为:
c=c1c2…=es(1)(p1)es(2)(p2)…。
6.根据权利要求5所述的一种避免语音信号被篡改的语音控制系统,其特征在于,p={p1,p2…}为明文位串,{s(1),s(2)…}为伪混沌位序列,c={cq,c2…}为明文,加密函数es(i)进行模2加运算。
7.根据权利要求6所述的一种避免语音信号被篡改的语音控制系统,其特征在于,伪混沌位序列生成方式如下:
采用不同的μ值、不同初始状态值的两个不同的Logistic混沌映射进行迭代;
设初始迭代分别为m、n次(m≠n);
再次迭代,通过动态比较两个映射每次迭代的转态值,产生二进制伪混沌位序列,具体算法为:
在区间{3,57,4}中,选择两个不同的μ值,分别作为映射参数;
在区间{0,1}中选择两个不同的实数,分别作为两个映射迭代的初始状态值;
在区间{50,100}中,选择两个不同的整数m和n,分别作为两个映射的初始迭代次数,两个映射先分别迭代m和n次,得到两个状态值xm和ym,然后再开始同时迭代,每次迭代后,比较两个映射的状态值,假设两个映射分别表示为f1和f2,那么如果f1(xm)>f2(yn)产生二进制位“1”,否则,产生二进制位“0”,如此类推,形成伪混沌位序列。
8.根据权利要求1-7任一项所述的一种避免语音信号被篡改的语音控制方法,其特征在于,包括以下具体步骤:
S1、通过声音采录器对说话的声音进行录制,并存储至存储硬盘内;
S2、微电脑处理器控制数字化处理模块用于对采集的声音文件进行抗混叠、预加重处理后重新采样,经滤波后获得包含微弱电网信号的语音信号;
S3、预处理单元通过对获取的语音信号进行加窗分帧处理,得到加窗分帧后的语音信号;
S4、明文转换模块用于对加窗分帧处理后的语音信号进行明文转换,并在压缩模块的作用下实现明文压缩;
S5、通过混沌模块对压缩后的明文进行加密,利用伪混沌位序列掩盖明文信息。
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