語(yǔ)音感知認(rèn)證的關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、隨著通信技術(shù)的發(fā)展，語(yǔ)音遠(yuǎn)程通信在交流中發(fā)揮了日益重要的作用，但無(wú)線以及網(wǎng)絡(luò)等通信信道的開放性，也為竊聽、篡改等惡意攻擊提供了可乘之機(jī)，安全認(rèn)證迫在眉睫。同時(shí)，語(yǔ)音認(rèn)證有其特殊性。語(yǔ)音信息數(shù)據(jù)量大、冗余性高，使得傳統(tǒng)文本的認(rèn)證算法不再適合。通信終端的資源限制和語(yǔ)音的實(shí)時(shí)性要求，又對(duì)認(rèn)證算法的效率要求很高。目前，針對(duì)語(yǔ)音的認(rèn)證算法相對(duì)匱乏，相關(guān)研究有著很高的實(shí)用性和挑戰(zhàn)性。因此，本文致力于語(yǔ)音感知認(rèn)證體系的研究，從模型、算法到實(shí)現(xiàn)進(jìn)行了深

2、入探討。 本文的主要工作和創(chuàng)新如下： 1.提出一種語(yǔ)音感知認(rèn)證的模型。目前，語(yǔ)音感知認(rèn)證的相關(guān)模型尚未建立。本文構(gòu)造了語(yǔ)音感知認(rèn)證的一般性模型，將語(yǔ)音感知摘要和公鑰簽名相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)對(duì)語(yǔ)音內(nèi)容和身份的雙重認(rèn)證。同時(shí)給出了算法框架，為具體認(rèn)證算法的研究設(shè)計(jì)提供了理論基礎(chǔ)。 2.針對(duì)語(yǔ)音認(rèn)證所要求的感知特性，提出一種結(jié)合MFCC特征與掩蔽效應(yīng)的語(yǔ)音感知簽名方法。MFCC算法是一種被廣泛應(yīng)用的語(yǔ)音特征參數(shù)，但若直接用于語(yǔ)

3、音的內(nèi)容認(rèn)證，魯棒性仍有不足。本文在MFCC算法中結(jié)合了掩蔽效應(yīng)，去除了時(shí)頻域中掩蔽閾值以下的冗余，減輕了人耳難以感知的微擾對(duì)認(rèn)證結(jié)果的影響，增強(qiáng)了特征的魯棒性。同時(shí)利用奇異值分解實(shí)現(xiàn)摘要構(gòu)造，用AES和Rainbow算法進(jìn)行加密和簽名。對(duì)算法的魯棒性、篡改敏感性和安全性進(jìn)行實(shí)驗(yàn)分析，性能良好，兼?zhèn)浯鄹亩ㄎ还δ?，可以滿足感知認(rèn)證的要求。 3.提出一種魯棒高效的語(yǔ)音感知簽名。在保證安全性和感知性的基礎(chǔ)上，研究高效的特征提取算法，以

4、達(dá)到在通信設(shè)備上實(shí)時(shí)應(yīng)用的目的。算法首先對(duì)語(yǔ)音提取濁音幀，提高魯棒性的同時(shí)降低了后續(xù)計(jì)算量。感知特征提取采用了Mel譜多子帶濾波和功率譜差分，操作簡(jiǎn)單且對(duì)噪聲魯棒性良好。摘要構(gòu)造采用RM-EPN編碼，壓縮簽名長(zhǎng)度，并進(jìn)一步提高魯棒性，最后結(jié)合公鑰簽名算法得到簽名。該算法側(cè)重于魯棒性和效率設(shè)計(jì)，實(shí)用性良好。 4.提出了多變量公鑰算法的高效優(yōu)化方案。鑒于語(yǔ)音感知簽名中公鑰算法的重要性，對(duì)采用的多變量公鑰算法高效實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵性問(wèn)題進(jìn)行研

5、究。針對(duì)域L上的模冪計(jì)算，采用了矩陣化方法：針對(duì)域K上的乘法，采用一種基于Bitslice和復(fù)合域思想的并行運(yùn)算方法；針對(duì)密鑰過(guò)長(zhǎng)的問(wèn)題，采用稀疏矩陣LU壓縮編碼方法。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，本文的優(yōu)化方案對(duì)算法的效率和存儲(chǔ)長(zhǎng)度有很大改進(jìn)。 5.針對(duì)語(yǔ)音通信終端的應(yīng)用環(huán)境，在FPGA實(shí)現(xiàn)的Leon3系統(tǒng)平臺(tái)上，實(shí)現(xiàn)了本文提出的語(yǔ)音感知認(rèn)證系統(tǒng)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，本文的感知認(rèn)證算法在保證各項(xiàng)性能的基礎(chǔ)上，能夠在嵌入式環(huán)境中實(shí)現(xiàn)對(duì)語(yǔ)音的實(shí)時(shí)認(rèn)證，