一种基于电网频率特征嵌入的数字音频加密方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于电网频率特征嵌入的数字音频加密方法及系统，方法包括以下步骤：获取电网信号构建成Hankel矩阵，并对矩阵进行奇异值分解后自适应判断奇异值矩阵阶数，得到新的奇异值矩阵，然后根据矩阵和奇异值矩阵构造矩阵束并求解特征值作为极点信息，最后根据奇异值矩阵阶数与极点信息求解电网信号中的频率得到第一电网频率信号；将所述第一电网频率信号滤波后保存在电网频率数据库中，并利用改进扩频算法中的加密操作，将第一电网频率信号作为音频水印嵌入到音频中得到加密数字音频。本发明专利技术有效降低了噪声对测量结果的影响，提升了系统鲁棒性和抗攻击能力，能够准确检测出音频是否被篡改。能够准确检测出音频是否被篡改。能够准确检测出音频是否被篡改。

【技术实现步骤摘要】
一种基于电网频率特征嵌入的数字音频加密方法及系统


[0001]本专利技术涉及数字音频信号处理技术，尤其涉及一种基于电网频率特征嵌入的数字音频加密方法及系统。

技术介绍

[0002]由于数字音频可以轻易的被编辑或者伪造，包括修改时间戳和地点，篡改音频内容等，这对验证工作提出了巨大挑战。音频加密技术是防止他人篡改证据音频的有效方法，它可以通过取证音频文件中存在的特定水印或签名，来有效的保护音频内容。常用的音频加密技术包括主动加密和被动加密，主动加密是在音频未公开前通过一定的技术处理，在音频文件中人为的嵌入水印或者签名等，再通过后续取证操作来验证音频是否被修改。这种方法在他人未破解加密手段时，能够有效的验证音频文件。然而这些方法使用自定义的水印或签名，无法和真实世界中存在的信息进行对比验证，来证明音频文件的录音时间和地点是正确的。而且在实际应用中，待取证的音频一般未经过主动加密，因为音频提供方在技术难度和设备复杂度上难以实现。
[0003]被动加密并未对音频文件进行处理，而是从音频文件本身取证，提取音频中包含的可验证信息，如电网频率(Elec本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于电网频率特征嵌入的数字音频加密方法，其特征在于，包括以下步骤：S1）获取电网信号构建成Hankel矩阵，并对矩阵进行奇异值分解后自适应判断奇异值矩阵阶数，得到新的奇异值矩阵，然后根据矩阵和奇异值矩阵构造矩阵束并求解特征值作为极点信息，最后根据奇异值矩阵阶数与极点信息求解电网信号中的频率得到第一电网频率信号；S2）将所述第一电网频率信号进行滤波，然后保存在电网频率数据库中，将第一电网频率信号作为音频水印嵌入到音频中得到加密数字音频。2.根据权利要求1所述的基于电网频率特征嵌入的数字音频加密方法，其特征在于，步骤S2）之后还包括以下步骤：获取目标加密数字音频后解密得到第二电网频率信号，将第二电网频率信号进行滤波，然后与电网频率数据库中对应的第一电网频率信号进行对比，若第二电网频率信号与电网频率数据库中对应的第一电网频率信号不一致，则目标加密数字音频被篡改。3.根据权利要求1所述的基于电网频率特征嵌入的数字音频加密方法，其特征在于，步骤S1中，对矩阵进行奇异值分解后自适应判断奇异值矩阵阶数，得到新的奇异值矩阵时，包括以下步骤：S101）对矩阵进行奇异值分解，得到对应的的正交矩阵，的正交矩阵，的对角阵，矩阵中的主对角元素为的奇异值，N为电网信号的采样点数，L为Hankel矩阵的矩阵束参数；S102）计算元素的对数值，并计算相邻对数值和之差D，，将D取最大值时的下标作为奇异值矩阵阶数，将矩阵中的奇异值全部置零，得到新的奇异值矩阵。4.根据权利要求3所述的基于电网频率特征嵌入的数字音频加密方法，其特征在于，步骤S1中，根据矩阵和奇异值矩阵构造矩阵束并求解特征值作为极点信息时，包括以下步骤：S201）取出矩阵中前个右奇异向量构成的矩阵，删去的最后一行得到，删去的第一行得到，将矩阵的奇异值表达式中的矩阵替换为奇异值矩阵，并将矩阵的奇异值表达式中的矩阵分别替换为矩阵和，得到矩阵和；S202）构造矩阵束，求解的广义特征值，表达式如下：其中，为的伪逆矩阵；为的共轭转置阵, 为矩阵G的特征值。5.根据权利要求1所述的基于电网频率特征嵌入的数字音频加密方法，其特征在于，步骤S1中，获取电网信号构建成Hankel矩阵时，包括：对电网信号化简得到离散采样信号，其中为幅值；为衰减因子；为频率；为相位；为信号的采样
点数；代表采样信号的留数信息；表示极点信息，其中为角频率；根据奇异值矩阵阶数与极点信息求解电网信号中的频率得到第一电网频率信号时，包括以下步骤：S301）利用最小二乘法的线性方程组计算得到留数，建立目标方程，表达式如下：其中，，至分别为Hankel矩阵中的元素，表示的N
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【专利技术属性】
技术研发人员：姚文轩，黄潇，花金辉，杨科艳，理兵，
申请(专利权)人：湖南大学，
类型：发明
国别省市：