一种基于RPE-LTP语音的数据隐秘传输方法与系统技术方案

本发明专利技术提供一种基于ＲＰＥ－ＬＴＰ语音的数据嵌入方法，包括：选择第６类比特作为宿主可修改向量；将加权矩阵与宿主可修改变量做异或操作，得到新向量；将待嵌入的机密数据与新向量做异或操作，得到一个表示误差的误差向量；根据误差向量的值，对宿主可修改向量进行修改，得到嵌入机密数据后的宿主数据向量。本发明专利技术将嵌入机密数据后的宿主数据向量与加权矩阵做异或操作，得到所求的机密数据。本发明专利技术的优点：对ＲＰＥ－ＬＴＰ宿主语音修改最小，语音质量很好，隐蔽性高；不增加语音的码率，不需修改现有的网络设备，只需在发送端和接收端对信源语音加以处理，适用于网络中的机密数据通信；算法复杂度较低，具有较高的嵌入效率，可实时实现。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及信息隐藏技术，特别涉及一种基于RPE-LTP语音的数据隐秘传输方法及系统。
技术介绍
基于信息隐藏的隐秘传输方法是指将机密的多媒体信息隐藏在另一公开的多媒体信息中，通过公用信道从一发送端隐秘地传送到另一接收端。隐秘传输技术因其嵌入信息的隐蔽性，使得它与传统的加密技术相比又增加了一层新的保护。在隐秘传输过程中，机密信息常隐藏在普通多媒体信息中不易被感知的部位，这使得攻击者难以检测所监视的信息中是否含有机密信息。同时，公共信道海量的信息量，也使得攻击者难以从海量的信息中侦测机密信息。因此，基于信息隐藏的隐秘传输方法可作为提高军用通信信道生存性和隐蔽性的重要途径。GSM网络是目前最常用的无线网络之一，语音通信也是最常用的通信方式之一，研究基于GSM网络语音的数据隐藏方法具有重要的应用价值，不仅可应用于隐秘传输领域，还可应用于压缩域语音水印领域。在GSM网络中，所采用的语音编码方式为RPE-LTP(规则脉冲激励-长时预测编码)语音编码方式。在基于RPE-LTP语音编码的数据的隐秘传输过程中，要实现嵌入数据后RPE-LTP宿主语音的不可感知性，应使得数据隐藏方法对宿主语音的修改尽可能少，即数据隐藏方法应具有高嵌入效率。在高嵌入效率的数据嵌入领域中，2002年，TsengYu-Chee等人提出了一种在大小为m×n比特的图象子块中通过最多只修改2比特宿主数据便可嵌入大小的比特数据(表示向下取整)的嵌入方法。该方法是目前嵌入效率较高的一种方法。但该方法还存在着以下缺陷：首先，该方法的嵌入效率还存在进一步提高的余地。从数学上可以证明，在大小为m×n比特的图象子块中通过最多只修改1比特宿主数据便可嵌入大小的比特数据。其次，该方法不能直接应用于RPE-LTP语音中，只有将RPE-LTP语音进行预处理，即提取出可修改宿主数据后，才能-->将该方法应用到RPE-LTP中。
技术实现思路
本专利技术的一个目的是克服现有的数据隐藏方法在数据嵌入时的时间复杂度高，难以实时处理的缺陷，从而提供一种时间复杂度低，实时性高的数据嵌入方法。本专利技术的又一个目的是克服现有的数据隐藏方法在数据嵌入时嵌入效率不高的缺陷，从而提供一种具有高嵌入效率的数据嵌入方法。本专利技术的再一个目的是克服现有的数据隐藏方法不能直接应用于RPE-LTP语音的缺陷，从而提供一种将机密数据隐藏在RPE-LTP语音中以实现数据隐秘传送的数据隐藏方法。为了实现上述目的，本专利技术提供了一种基于RPE-LTP语音的数据嵌入方法，包括：步骤1)、对每一个RPE-LTP语音编码信号帧，选择第6类比特中的全部比特或部分比特作为宿主可修改向量；步骤2)、将一个加权矩阵与所述宿主可修改变量做异或操作，得到一个新向量；步骤3)、将待嵌入的机密数据与步骤2)中所得到的所述新向量做异或操作，得到一个表示误差的误差向量；步骤4)、根据所述误差向量的值，对所述宿主可修改向量进行修改，得到嵌入机密数据后的宿主数据向量。上述技术方案中，在所述的步骤1)中，从所述的第6类比特中随机选择30个比特，所选择的30个比特分为两组，每组15个比特，每一组比特作为一个所述的宿主可修改向量。上述技术方案中，所述加权矩阵为一个大小是m×n的加权矩阵，其中，n表示所述宿主可修改变量的大小，m表示所述待嵌入的机密数据的大小；所述加权矩阵的n个列向量所对应的十进制数中，大小为1，2，3......2m-1的每一个整数数值至少出现一次。上述技术方案中，在所述的步骤4)中，当所述误差向量的值为0时，所述嵌入机密数据后的宿主数据向量与所述宿主可修改向量相同；当所述误差向量的值不为0时，在所述加权矩阵中，查找列向量的十-->进制数值与所述误差向量的值相同的任意一列，取该列的列数，然后在所述的宿主可修改向量中为与所述列数相同的位的值取反，从而得到所述嵌入机密数据后的宿主数据向量。上述技术方案中，所述待嵌入的机密数据为经过加密算法加密并纠错编码后的数据。所述的加密算法包括异或运算、DES算法、AES算法、RSA算法。所述的纠错编码采用奇偶校验码或汉明码。本专利技术还提供了一种基于RPE-LTP语音的数据提取方法，包括：将嵌入机密数据后的宿主数据向量与一个加权矩阵做异或操作，根据所述异或操作得到所求的机密数据。上述技术方案中，所述的加权矩阵为一个大小是m×n的加权矩阵，其中，n表示所述宿主可修改变量的大小，m表示所述待嵌入的机密数据的大小；所述加权矩阵的n个列向量所对应的十进制数中，大小为1，2，3......2m-1的每一个整数数值至少出现一次。本专利技术又提供了一种基于RPE-LTP语音的数据隐藏方法，包括：步骤1)、对每一个RPE-LTP语音编码信号帧，选择第6类比特中的全部比特或部分比特作为宿主可修改向量；步骤2)、将一个加权矩阵与所述宿主可修改变量做异或操作，得到一个新向量；步骤3)、将待嵌入的机密数据与步骤2)中所得到的所述新向量做异或操作，得到一个表示误差的误差向量；步骤4)、根据所述误差向量的值，对所述宿主可修改向量进行修改，得到嵌入所述机密数据后的宿主数据向量，并发送所述的宿主数据向量；步骤5)、接收到嵌有机密数据的宿主数据向量后，将嵌入机密数据后的宿主数据向量与所述加权矩阵做异或操作，根据所述异或操作得到所求的机密数据。本专利技术还提供了一种基于RPE-LTP语音的数据隐秘传输系统，包括用于发送端的数据嵌入装置和用于接收端的数据提取装置；其中，所述的数据嵌入装置包括：宿主可修改向量选择模块，用于从RPE-LTP语音编码信号帧的第6类比特中选择宿主可修改向量；新向量生成模块，用于将加权矩阵与宿主可修改向量做异或操作，以-->得到一个新向量；误差向量生成模块，将待嵌入的机密数据与所得到的新向量做异或操作，得到一个表示误差的误差向量；宿主修改模块，用于根据所述误差向量的值，对宿主可修改向量进行修改。本模块所得到的结果就是数据嵌入装置所要得到的最终结果；所述的数据提取装置得到嵌入机密数据的宿主数据向量后，将该向量与所述数据嵌入装置中所采用的加权矩阵相同的矩阵做异或操作。上述技术方案中，还包括机密数据预处理模块，该模块实现对待嵌入的机密数据进行加密、纠错编码处理。上述技术方案中，所述的数据提取装置还对异或操作所得到的数据进行纠错和解密处理。本专利技术的优点在于：1、本专利技术的方法对RPE-LTP宿主语音修改最小，语音质量很好，隐蔽性高，嵌入效率高，适用于网络中的机密数据通信。2、本专利技术的方法不增加原始语音的码率，且对现有的网络设备不需要做任何修改，只需在发送端和接收端对信源语音加以处理即可，算法复杂度较低，可实时实现。附图说明以下，结合附图来详细说明本专利技术的实施例，其中：图1为本专利技术的数据隐藏方法中实现数据嵌入的流程图；图2为本专利技术的数据隐藏系统的结构图。具体实施方式下面结合附图和具体实施方式对本专利技术做进一步说明。本专利技术的语音数据隐藏方法包括语音数据的嵌入和语音数据的提取。在实现语音数据的嵌入时，首先从RPE-LTP的语音编码信号帧中选择失真影响小的某一类比特作为可修改比特，然后通过对可修改比特的修改，将要嵌入的机密数据嵌入到RPE-LTP信源编码语音中，最后采用现有的无线或有线网络进行隐秘传输。语音数据的提取则要从RPE-LTP信本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于ＲＰＥ－ＬＴＰ语音的数据嵌入方法，包括：　步骤１）、对每一个ＲＰＥ－ＬＴＰ语音编码信号帧，选择第６类比特中的全部比特或部分比特作为宿主可修改向量；　步骤２）、将一个加权矩阵与所述宿主可修改变量做异或操作，得到一个新向量；　步骤３）、将待嵌入的机密数据与步骤２）中所得到的所述新向量做异或操作，得到一个表示误差的误差向量；　步骤４）、根据所述误差向量的值，对所述宿主可修改向量进行修改，得到嵌入机密数据后的宿主数据向量。

【技术特征摘要】
1、一种基于RPE-LTP语音的数据嵌入方法，包括：步骤1)、对每一个RPE-LTP语音编码信号帧，选择第6类比特中的全部比特或部分比特作为宿主可修改向量；步骤2)、将一个加权矩阵与所述宿主可修改变量做异或操作，得到一个新向量；步骤3)、将待嵌入的机密数据与步骤2)中所得到的所述新向量做异或操作，得到一个表示误差的误差向量；步骤4)、根据所述误差向量的值，对所述宿主可修改向量进行修改，得到嵌入机密数据后的宿主数据向量。2、根据权利要求1所述的基于RPE-LTP语音的数据嵌入方法，其特征在于，在所述的步骤1)中，从所述的第6类比特中随机选择30个比特，所选择的30个比特分为两组，每组15个比特，每一组比特作为一个所述的宿主可修改向量。3、根据权利要求1所述的基于RPE-LTP语音的数据嵌入方法，其特征在于，所述加权矩阵为一个大小是m×n的加权矩阵，其中，n表示所述宿主可修改变量的大小，m表示所述待嵌入的机密数据的大小；所述加权矩阵的n个列向量所对应的十进制数中，大小为1，2，3......2m-1的每一个整数数值至少出现一次。4、根据权利要求3所述的基于RPE-LTP语音的数据嵌入方法，其特征在于，在所述的步骤4)中，当所述误差向量的值为0时，所述嵌入机密数据后的宿主数据向量与所述宿主可修改向量相同；当所述误差向量的值不为0时，在所述加权矩阵中，查找列向量的十进制数值与所述误差向量的值相同的任意一列，取该列的列数，然后在所述的宿主可修改向量中为与所述列数相同的位的值取反，从而得到所述嵌入机密数据后的宿主数据向量。5、根据权利要求1所述的基于RPE-LTP语音的数据嵌入方法，其特征在于，所述待嵌入的机密数据为经过加密算法加密和纠错编码后的数据。6、根据权利要求5所述的基于RPE-LTP语音的数据嵌入方法，其特征在于，所述的加密算法包括异或运算、DES算法、AES算法、RSA算法。7、根据权利要求5所述的基于RPE-LTP语音的数据嵌入方法，其特征在于，所述的纠错编码采用奇偶校验码或汉明码。8、一种与权利要求1所述的基于RPE-LTP语音的数据嵌入方法相适应的数据提取方法，包括：将嵌入机密数据后的宿主数据向量与一个加权矩阵做异或操作，根据所...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭志川，王劲林，倪宏，廖科，陈君，吴国斌，单明辉，武蓓，韩锐，贡佳炜，
申请(专利权)人：中国科学院声学研究所，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]