【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及人工智能与计算机安全，尤其涉及一种基于同态加密的语音特征乱序卷积语音信息传递方法。
技术介绍
1、在5g时代来临，通讯业迅速发展、数字化高度普及的背景下，语音处理技术在各个领域得到广泛应用，如语音识别、语音合成、声音处理等。语音特征是语音信号的数学表示，在相关任务的处理过程中，常采用卷积神经网络(convolutional neural network,cnn)对其进行操作，然而现有的语音特征处理方法依赖于特定的顺序信息，这也意味着一旦相应的顺序关系遭到破坏或发生变化，则可能导致卷积结果失真，以致影响整个语音处理系统的准确性和鲁棒性，故这一依赖性极大限制了语音特征在不同场景下的灵活应用。
2、同时，语音数据的隐私保护也是一个备受关注的问题：在语音识别、合成和处理等过程中涉及大量隐私数据，恶意的云端服务商可能从用户上传的语料中获得目标说话人的声纹乃至说话内容等敏感信息，从而或可造成个人信息数据泄露、制作不良信息音频进行转播并实施诈骗等非法活动、制造不良导向舆论以扰乱社会秩序等多重负面影响。为规避以上风险，合适的加密方式是必要的。同态加密技术基于其能实现数据“可算不可见”的优势，为近年来相关领域的研究热点之一。它允许在加密状态下对数据进行计算，所得结果与明文状态下进行相同计算的结果一致，这一特性也使得在不解密数据的前提下对语音特征进行卷积成为可能，故而可有效避免数据的泄露。
3、因此，现有的语音特征处理方法存在两个主要问题：一是对顺序信息的依赖导致应用灵活性受限，二是对语音数据的隐私保护不足。针
4、因此，提出一种基于同态加密的语音特征乱序卷积语音信息传递方法，来解决现有技术存在的困难，是本领域技术人员亟需解决的问题。
技术实现思路
1、有鉴于此，本专利技术提供了一种基于同态加密的语音特征乱序卷积语音信息传递方法，可以通过同态加密技术、语音处理、算法和数据处理等，实现在不泄露顺序信息的前提下正确完成语音特征卷积的目标。
2、为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
3、一种基于同态加密的语音特征乱序卷积语音信息传递方法，包括以下步骤：
4、s1、特征向量获取步骤：提取语音信息中的语音特征向量x；
5、s2、乱序特征向量生成步骤：将提取得到的语音特征向量x重新排序，得到乱序特征向量xshuffled；
6、s3、矩阵生成步骤：生成卷积所需矩阵c＝a·mt，其中a为参数矩阵，m为带有乱序特征向量xshuffled顺序信息的矩阵；
7、s4、卷积步骤：用户方将s2中的乱序特征向量xshuffled与s3中的卷积所需矩阵c发送服务方，令其在加密状态下完成卷积，得到加密状态下的卷积结果；
8、s5、回传步骤：服务方将计算所得的卷积结果以密文形式返传用户方，用户方接受后，通过私钥解密得到最终结果。
9、上述的方法，可选的，s2中具体步骤包括：
10、s201、确定原始的语音特征向量：将原始语音特征向量表示为x＝[x1，x2，x3，…xi…，xn]t，其中xi为该向量在时间轴上第i帧内的特征量，n则为帧的总数；
11、s202、生成一个随机排列的置换序列p，p[i]表示置换序列中的第i个元素，同时也代表着第i帧内的特征量在被打乱后的顺序位置；
12、s203、根据已创建的置换序列p对原始语音特征向量x进行顺序信息上的更新，即按照置换序列p中各整数的顺序，原始语音特征向量x各时间帧内的特征量进行重新排列，得到打乱后的序列xshuffled＝[xp[1]，，xp[2]，xp[3]，…xp[i]…，xp[n]]t。
13、上述的方法，可选的，s3中具体步骤包括：
14、s301、假设1×(2m-1)的卷积核为[a1，a2，···，a2m-1] (1≤m≤n)，其中a1，a2，…，a2m-1的具体数值应由服务方训练得到，为求语音特征向量连续(2m-1)帧上特征值的加权平均量，生成参数矩阵a；
15、s302、生成带有乱序特征向量xshuffled顺序信息的矩阵m；
16、s303、生成卷积所需矩阵c，矩阵c与xshuffled的卷积结果等于参数矩阵a与原始语音特征向量x卷积所得结果：
17、xshuffled＝m·x
18、mt·m＝e
19、a·x＝a·(mt·m)·x＝a·mt·(m·x)＝a·mt·xshuffled。
20、上述的方法，可选的，s301中具体包括：
21、(1)生成2m-1个规模为n×n且元素均只包含0和1的特殊矩阵，分别记作a1，a2，…，a2m-1；
22、(2)将a1，a2，…，a2m-1分别与a1，a2，…，a2m-1相乘，并将所得结果相加，得到所需矩阵a。
23、上述的方法，可选的，s302中具体包括：
24、(1)生成n×n的单位矩阵munits；
25、(2)在(1)的基础上，按照原始语音特征向量x被打乱的顺序，将矩阵munits的各行向量进行相应的调换，以求得所需的与乱序向量相对应的矩阵m，即将munits的第i行用第p[i]行进行代替：
26、m[i,:]＝munits[p[i],:]
27、得到带有乱序特征向量xshuffled顺序信息的矩阵m。
28、上述的方法，可选的，s4中具体步骤包括：
29、s401、加密部分：用户方通过运行密钥生成函数keygen，生成加密数据所需的密钥key，并利用同态加密技术完成对卷积所需矩阵c进行加密，得到cciphertext；
30、s402、传输部分：用户方将生成的乱序特征向量xshuffled和处理后的密文cciphertext发送给服务方；
31、s403、卷积计算：服务方在密文状态下完成矩阵的卷积运算，得到加密状态下的卷积结果。
32、上述的方法，可选的，s401中同态加密技术包括但不限于：
33、完全同态加密中的ckks方案、gsw方案、bv方案以及部分同态加密中的paillier算法和elgamal算法。
34、经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本专利技术提供了基于同态加密的语音特征乱序卷积语音信息传递方法，具有以下有益效果：
35、1、独立于顺序信息：本专利技术能够通过乱序语音特征向量和带有其顺序信息的矩阵的加密处理，实现其在顺序或时序不定的情况下进行正确的卷积操作，且在此基础上保证了语音特征处理的灵活性与适用性；
36、2、保护数据隐私：本专利技术通过引入同态加密技术，对语音特征进行了加密处理，从而使得数据在传输和处理过程中都处于加密状态，这有效保护了语音数据的隐私安全本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于同态加密的语音特征乱序卷积语音信息传递方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种基于同态加密的语音特征乱序卷积语音信息传递方法，其特征在于，S2中具体步骤包括：
3.根据权利要求1所述的一种基于同态加密的语音特征乱序卷积语音信息传递方法，其特征在于，S3中具体步骤包括：
4.根据权利要求3所述的一种基于同态加密的语音特征乱序卷积语音信息传递方法，其特征在于，S301中具体包括：
5.根据权利要求3所述的一种基于同态加密的语音特征乱序卷积语音信息传递方法，其特征在于，S302中具体包括：
6.根据权利要求1所述的一种基于同态加密的语音特征乱序卷积语音信息传递方法，其特征在于，S4中具体步骤包括：
7.根据权利要求6所述的一种基于同态加密的语音特征乱序卷积语音信息传递方法，其特征在于，S401中同态加密技术包括但不限于：
【技术特征摘要】
1.一种基于同态加密的语音特征乱序卷积语音信息传递方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种基于同态加密的语音特征乱序卷积语音信息传递方法，其特征在于，s2中具体步骤包括：
3.根据权利要求1所述的一种基于同态加密的语音特征乱序卷积语音信息传递方法，其特征在于，s3中具体步骤包括：
4.根据权利要求3所述的一种基于同态加密的语音特征乱序卷积语音信息传递方法，...
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