基于风车变换的音频置乱方法技术

目前，在网络上传递音频文件和用语音进行交流的活动日益频繁，为保护音频内容的安全性，设计了一种风车变换，提出了一种基于风车变换的音频置乱方法。首先，计算原始方阵的4个中心点，均视为风车变换的起始点；其次，设计4条扫描路径，用于遍历原始方阵中的所有元素；再次，将4个扫描路径产生的向量，依照混沌生成的顺序进行相连，构成一个大向量，即为变换结果。利用风车变换，实现对原始音频的置乱操作。实验结果表明：新方法在视觉效果、置乱程度等方面均取得了良好的结果。方面均取得了良好的结果。方面均取得了良好的结果。

【技术实现步骤摘要】
基于风车变换的音频置乱方法


[0001]本专利技术涉及一种音频置乱方法，主要面对单个音频文件进行置乱。

技术介绍

[0002]近年来，随着大数据技术的发展和5G的普及，人们越来越多地依赖手机、网络等工具进行通信和交流。与此同时，网络中存在着很大的风险。信息泄露，恶意篡改等问题层出不穷，于是关于信息加密技术显得越来越重要。其中，音频加密是利用数字音频的矩阵特点，按照特定变换规则，进行置乱或扩散，将原始音频的信息变得“杂乱无章”。
[0003]音频加密主要包括音素置乱和音素扩散两种手段。其中，音素置乱的目的是调整音素的位置；音素扩散的目的是改变音素的值。为提高音频加密的安全性和效率，保证音频的安全高效传输，设计了一种基于风车变换的音频置乱方法。该方法利用风车变换，有效地保护了音频文件网络传输和存储的安全性，为实现进一步地音频加密奠定基础，提高了置乱过程的安全性和高效性。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的：为保护音频信息不被窃取，提高网络传输过程中加密的安全性和效率，提出了一种基于风车变换的音频置乱方法。
[0005]本专利技术的技术方案：为实现上述专利技术目的，采用的技术方案为基于风车变换的音频置乱方法，置乱步骤详述如下：步骤1：音频数据升维：令交互音频文件为F1，其大小为m
×
1，m是音素数目，1指音频文件为单声道；将F1转换成一个s
×
s的矩阵F2，其中，s是正偶数，m=s
×
s；步骤2：生成混沌序列：Logistic映射为：x
n+1
=rx
n
(1+x
n
），（1）其中，r∈[3.57,4)为控制参数，x
n
∈(0,1)；随机选取r和初始值x0，对公式（1）迭代4次，可得一个长度为4的混沌序列K1；步骤3：混沌序列排序：利用公式（2）对K1进行排序，[K2,H]=sort(k1(i))，i=1,2,
…
,d，（2）其中，sort(
•
)是升序排序函数，k1(i)∈K1，K2为排序后的新序列，H是K2的索引值；步骤4：计算4个中心点：令a=0.5
×
s，计算F2的4个中心点为：A0点坐标为：(a,a+1)，B0点坐标为：(a+1,a+1)，C0点坐标为：(a+1,a)，D0点坐标为：(a,a)，均视为风车变换的起始点；步骤5：设计4条扫描路径：第1条扫描路径：以A0为起始点，按照向右、下、左、上的顺序，对F2中的音素值进行扫描，具体的顺序为：(a,a+1)
→
(a,a+2)
→
(a+1,a+2)
→
(a+2,a+2)
→
(a+3,a+2)
→
(a+3,a+1)
→
(a+3,a)
→
(a+3,a
‑
1)
→
(a+3,a
‑
2)
→
(a+3,a
‑
3)
→
(a+2, a
‑
3)
→
(a+1, a
‑
3)
→
(a, a
‑
3)
→
(a
‑
1, a
‑
3)
→
(a
‑
2, a
‑
3)
→
(a
‑
3, a
‑
3)
→
(a
‑
4, a
‑
3)，
……
，直到扫描至F2的最外层音素值为止，并将扫描结果依序保存到向量L1中；第2条
扫描路径：以B0为起始点，按照向下、左、上、右的顺序，对F2中的音素值进行扫描，具体的顺序为：(a+1,a+1)
→
(a+2,a+1)
→
(a+2,a)
→
(a+2,a
‑
1)
→
(a+2,a
‑
2)
→
(a+1,a
‑
2)
→
(a,a
‑
2)
→
(a
‑
1,a
‑
2)
→
(a
‑
2,a
‑
2)
→
(a
‑
3,a
‑
2)
→
(a
‑
3,a
‑
1)
→
(a
‑
3,a)
→
(a
‑
3,a+1)
→
(a
‑
3,a+2)
→
(a
‑
3,a+3)
→
(a
‑
3,a+4)
→
(a
‑
3,a+5)，
……
，直到扫描至F2的最外层音素值为止，并将扫描结果依序保存到向量L2中；第3条扫描路径：以C0为起始点，按照向左、上、右、下的顺序，对F2中的音素值进行扫描，具体的顺序为：(a+1,a)
→
(a+1,a
‑
1)
→
(a,a
‑
1)
→
(a
‑
1,a
‑
1)
→
(a
‑
2,a
‑
1)
→
(a
‑
2,a)
→
(a
‑
2,a+1)
→
(a
‑
2,a+2)
→
(a
‑
2,a+3)
→
(a
‑
2,a+4)
→
(a
‑
1,a+4)
→
(a,a+4)
→
(a+1,a+4)
→
(a+2,a+4)
→
(a+3,a+4)
→
(a+4,a+4)
→
(a+5,a+4)，
……
，直到扫描至F2的最外层音素值为止，并将扫描结果依序保存到向量L3中；第4条扫描路径：以D0为起始点，按照向上、右、下、左的顺序，对F2中的音素值进行扫描，具体的顺序为：(a,a)
→
(a
‑
1,a)
→
(a
‑
1,a+1)
→
(a
‑
1,a+2)
→
(a
‑
1,a+3)
→
(a,a+3)
→
(a+1,a+3)
→
(a+2,a本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.基于风车变换的音频置乱方法，其特征在于，置乱过程包括如下步骤：步骤1：音频数据升维：令交互音频文件为F1，其大小为m
×
1，m是音素数目，1指音频文件为单声道；将F1转换成一个s
×
s的矩阵F2，其中，s是正偶数，m=s
×
s；步骤2：生成混沌序列：Logistic映射为：x
n+1
=rx
n
(1+x
n
），
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
（1）其中，r∈[3.57, 4)为控制参数，x
n
∈(0, 1)；随机选取r和初始值x0，对公式（1）迭代4次，可得一个长度为4的混沌序列K1；步骤3：混沌序列排序：利用公式（2）对K1进行排序，[K2, H]=sort(k1(i))，i=1, 2,
…
, d，
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
（2）其中，sort(
•
)是升序排序函数，k1(i)∈K1，K2为排序后的新序列，H是K2的索引值；步骤4：计算4个中心点：令a=0.5
×
s，计算F2的4个中心点为：A0点坐标为：(a, a+1)，B0点坐标为：(a+1, a+1)，C0点坐标为：(a+1, a)，D0点坐标为：(a, a)，均视为风车变换的起始点；步骤5：设计4条扫描路径：第1条扫描路径：以A0为起始点，按照向右、下、左、上的顺序，对F2中的音素值进行扫描，具体的顺序为：(a, a+1)
→
(a, a+2)
→
(a+1, a+2)
→
(a+2, a+2)
→
(a+3, a+2)
→
(a+3, a+1)
→
(a+3, a)
→
(a+3, a
‑
1)
→
(a+3, a
‑
2)
→
(a+3, a
‑
3)
→
(a+2, a
‑
3)
→
(a+1, a
‑
3)
→
(a, a
‑
3)
→
(a
‑
1, a
‑
3)
→
(a
‑
2, a
‑
3)
→
(a
‑
3, a
‑
3)
→
(a
‑
4, a
‑
3)，
……
，直到扫描至F2的最外层音素值为止，并将扫描结果依序保存到向量L1中；第2条扫描路径：以B0为起始点，按照向下、左、上、右的顺序，对F2中的音素值进行扫描，具体的顺序为：(a+1, a+1)
→
(a+2, a+1)
→
(a+2, a)
→
(a+2, a
‑
1)
→
(a+2, a
‑
2)
→
(a+1, a
‑
2)
→
(a, a
‑
2)
→
(a
‑
1, a
‑
2)
→
(a
‑
2, a
‑
2)
→
(a
‑
3, a
‑
2)
→
(a
‑
3, a
‑
1)
→
(a
‑
3, a)
→
(a

【专利技术属性】
技术研发人员：张晓强，田婧希，
申请(专利权)人：中国矿业大学，
类型：发明
国别省市：