一种针对回声隐写的隐写分析方法技术

本发明专利技术提供一种针对回声隐写的隐写分析方法：提取隐写样本音频文件和干净样本音频文件的峰值特征作为支持向量机的特征值，提取待测音频文件的峰值特征输入支持向量机；支持向量机根据特征值生成训练模型，训练待测音频文件的峰值特征，判断待测音频文件是否含有隐写信息；所述提取峰值特征包括短窗截取分析步骤，峰值出现频率分析步骤，峰值特征构造步骤。这种技术方案具有高效性，检测结果正确率高，虚警率和漏检率低；并且能够适用于对多种类型的音频文件测试，性能稳健；实施简便，运行复杂性低，资源开销小。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于信息隐藏检测领域，特别是涉及一种针对回声隐写的隐写分析 方法。
技术介绍
近年来，隐写术和数字水印技术的研究得到较大的发展。许多隐秘术和数字 水印软件能够从网上直接下载，使普通人利用这些技术实现"隐蔽"通讯成为 可能。这种现象客观上要求隐写分析技术的进步，以便检测和阻止不法信息隐 藏在看似无异动普通载体(图像、音频和视频等)中传递。在众多的音频信息隐藏方法中，回声隐藏以其隐藏算法简单，算法不易产生 噪声，隐藏效果好，对同步的要求不高等优点而被广泛应用。因此，对回声信 息隐藏进行有效、准确而又可靠的检测，对于保护信息安全、防止隐秘通信有 着十分重要的意义。目前公开报道的回声隐写分析的方法很少，比较典型的有HamzaOzer等人 在2003年提出了一种基于音频质量和分类器的音频隐写分析方法。对19种音 频质量的指标度量进行了考察，按照加性噪声模型，对待测音频进行了小波去 噪得到的估计的原始音频，计算待测音频与小波去噪后的音频的各项指标的改 变量，发现不含秘密数据的音频载体与包含秘密数据的音频隐写体的各项指标 的改变是不同的。但检测准确性直接决定了音频数据库中对音频质量指标的训 练结果，使其可靠性和准确性受限而且算法实现的计算量很大。OktayAlttm等4人提出了基于形态学失真的隐写分析方法，对加性高斯白噪声进行了检测，并 指出了二次回声隐写会引起过零率的较大改变，但作者并未指出具体的分析方 法和实验结果。因此，如何实现高质量的回声隐写检测分析是本
亟待 解决的技术问题。
技术实现思路
本专利技术目的在于针对现有技术的不足，提出一种针对音频载体的回声隐写 的隐写检测方法，能够对秘密信息嵌入，实现高质量的检测。本专利技术的技术方案为提取隐写样本音频文件和干净样本音频文件的峰值 特征作为支持向量机的特征值，提取待测音频文件的峰值特征输入支持向量机； 支持向量机根据特征值生成训练模型，训练待测音频文件的峰值特征，判断待 测音频文件是否含有隐写信息；所述提取峰值特征包括以下步骤，短窗截取分析步骤，用于对音频文件进行分帧处理，得到的每个帧信号包含 样点数相同；峰值出现频率分析步骤，即计算每帧信号的功率倒谱，根据功率倒谱分析 帧信号的峰值出现情况；峰值特征构造步骤，包括为音频文件创建数组，数组元素与帧信号的半帧样 点对应；根据音频文件内所有帧信号的峰值出现情况确定数组元素的值，所述 确定数组元素的值具体方式为，遍历音频文件内所有帧信号的半帧，若其中某 帧信号内某样点相应的功率倒谱出现峰值，则与该样点所对应数组元素的值加 1,否则不变；数组元素的值确定后，求取数组的中心矩作为该音频信号的峰值 特征。而且，所述峰值特征构造步骤中，对音频文件的相应数组求取2 9阶共8 个中心距。而且，所述短窗截取分析步骤中，按256个样点的标准进行分帧处理，得 到的帧信号帧长为256。而且，每帧信号的功率倒谱根据公式^^/FFr)l2j求取，其中&表示待测音频文件x长度为/，其中 l""， ^的帧长为7V， 1"AU^"L，」。而且所述分析帧信号的峰值出现情况的具体方式为，从第一个样点开始向 右遍历帧信号内所有样点，若一个样点的功率倒谱值比相邻点大一个阀值，则该点被认为是峰值。而且，所述阀值的取值方式为，D￡￡7^ = 10*广W/2 、'=1_AV2，其中l化iV/2。本专利技术提供了一种针对音频回声隐写的盲的主动分析检测方式，具有检测的 高效性，检测结果正确率高，虚警率和漏检率低。本专利技术能够适用于对多种类 型的音频文件测试，性能稳健；实施简便，运行复杂性低，资源开销小。 附图说明图l为本专利技术的特征值输入示意图； 图2为本专利技术的待测音频文件分析示意图； 图3为本专利技术实施例的峰值特征提取流程图。 具体实施例方式本专利技术提供的分析技术方案框架参见图1和图2:提取隐写样本音频文件和干净样本音频文件的峰值特征作为支持向量机的特征值，提取待测音频文件的峰值特征输入支持向量机；支持向量机根据特征值生成训练模型，训练待测音 频文件的峰值特征，判断待测音频文件是否含有隐写信息。支持向量机简称SVM， 是现有分类器的一种，本专利技术选用支持向量机进行分类操作，而分类标准采用 音频文件的峰值特征构成的特征值向量。本专利技术注意到，如果音频文件中含有 回声隐写信息，就会产生延迟，在峰值表现上会不同于干净的音频文件。因此 本专利技术提出，提取隐写样本音频文件和干净样本音频文件的峰值特征作为支持 向量机的特征值，隐写样本音频文件和干净样本音频文件的数量一般相当。支 持向量机以峰值频率为训练向量特征，即可根据待测音频文件的峰值特征得到 待测音频文件是否含有隐写信息的结论。为了保证准确率，隐写样本音频文件 和干净样本音频文件的数量都应当有数千个，将多个隐写样本音频文件和干净 样本音频文件的峰值特征输入支持向量机，就可生成训练模型。无论是对隐写样本音频文件和干净样本音频文件，还是待测音频文件，采 用统一的峰值特征提取方式，才能够方便进行分类判断。参见附图3，本专利技术的 关键在于独特的峰值特征提取方式，包括以下步骤，(1) 短窗截取分析步骤，用于对音频文件进行分帧处理，得到的每个帧信 号包含样点数相同；为了便于理解，该步骤可以用符号表示音频文件;c分帧处理得到帧信号xp]长度为/，其中BA:S/， ^W的帧长为7V， 1S"AU^"4〃〃」。 为了避免漏检，分帧不宜过长，本专利技术实施例的W取值为256，意即每个帧 信号应当包括256个样点。(2) 峰值出现频率分析步骤，即计算每帧信号的功率倒谱，根据功率倒谱分析帧信号的峰值出现情况;信号的功率倒谱￡ = /F,r bglFFrk)|，直接根据现有技术，首先对&进行FFT变换，取FFT幅值的平方，然后对其求log值，最后计算IFFT 变换，并对得到的值取模再求平方，即为信号&的功率倒谱。分析帧信号的峰值出现情况的具体方式可以为，从第一个样点开始向右遍 历帧信号内所有样点，若一个样点的功率倒谱值比相邻点大一个阀值，则该点 被认为是峰值；或者反向从右向左同理进行遍历操作。选取合适的阈值，可以快速准确的寻找到峰值，本专利技术提供了进一步技术方案阀值￡>五丄7^ = 10*AV2，其中1^、A72。这是因为FFT具有对称性，故只考察前W2个样点即可，即A的峰值情况。具体实施时也可考虑帧信号 内全部样点，但效率比较低。(3)包括为音频文件创建数组，数组元素与帧信号的半帧样点对应；根据 音频文件内所有帧信号的峰值出现情况确定数组元素的值，所述确定数组元素 的值具体方式为，遍历音频文件内所有帧信号的半帧，若其中某帧信号内某样 点相应的功率倒谱出现峰值，则与该样点所对应数组元素的值加l，否则不变； 数组元素值确定后，求取数组的中心矩作为该音频信号的峰值特征。因为进行功率倒谱后的帧信号具有对称性，创建数组时也只需考察半帧样 点，若考察全帧样点，则结果相同而处理过程复杂。本专利技术实施例创建数组尸， 数组元素的个数为AV2-128，若帧信号内某样点对应功率倒谱处出现峰值，则 相应数组元素的值加l，否则不变。最后求取数组尸的2 9阶中心矩。这8个中心距即可表现该帧信号的峰值特征。具体实施时，在2 12阶中心距中任本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种针对回声隐写的隐写分析方法，其特征在于：提取隐写样本音频文件和干净样本音频文件的峰值特征作为支持向量机的特征值，提取待测音频文件的峰值特征输入支持向量机；支持向量机根据特征值生成训练模型，训练待测音频文件的峰值特征，判断待测音频文件是否含有隐写信息；所述提取峰值特征包括以下步骤，　　　　短窗截取分析步骤，用于对音频文件进行分帧处理，得到的每个帧信号包含样点数相同；　　　　峰值出现频率分析步骤，即计算每帧信号的功率倒谱，根据功率倒谱分析帧信号的峰值出现情况；　　　　峰值特征构造步骤，包括为音频文件创建数组，数组元素与帧信号的半帧样点对应；根据音频文件内所有帧信号的峰值出现情况确定数组元素的值，所述确定数组元素的值具体方式为，遍历音频文件内所有帧信号的半帧，若其中某帧信号内某样点相应的功率倒谱出现峰值，则与该样点所对应数组元素的值加１，否则不变；数组元素的值确定后，求取数组的中心矩作为该音频信号的峰值特征。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：胡瑞敏，曾伟，艾浩军，高尚，
申请(专利权)人：武汉大学，
类型：发明
国别省市：83[中国|武汉]