基于語譜圖和基音同步的音頻信號篡改檢測方法.pdf

1、隨著數(shù)字音頻技術(shù)的飛速發(fā)展，數(shù)字音頻信號越來越廣泛地被應(yīng)用到現(xiàn)實(shí)生活中。眾多功能強(qiáng)大的音頻處理軟件的廣泛使用，使得非專業(yè)人士也可以對音頻信號進(jìn)行剪切、拼接、復(fù)制粘貼等操作。經(jīng)過惡意篡改的音頻信號如果被應(yīng)用于法庭取證等重要場合，則會引發(fā)嚴(yán)重的社會問題，因此音頻信號的真實(shí)性檢測就顯得尤其重要。
　　本論文重點(diǎn)研究基于語譜圖和基音同步的音頻信號篡改檢測技術(shù)，針對音頻信號上采樣處理、復(fù)制粘貼處理和說話人語音改變處理分別給出有效的篡改檢測方

2、法。
　　(1)針對音頻信號的上采樣篡改，本文給出兩種檢測方法。第一種方法利用經(jīng)過上采樣的音頻信號語譜圖存在明顯的鏡像對稱性這一特點(diǎn)，首先將歸一化處理后語譜圖的每一列分解成對稱部分和反對稱部分;然后通過計算對稱部分能量在總能量中所占的比重來確定對稱中心，利用統(tǒng)計方法判斷語譜圖是否存在水平方向?qū)ΨQ軸;最后，根據(jù)語譜圖中是否含有對稱軸，判斷音頻信號是否經(jīng)過上采樣篡改操作。第二種方法首先將音頻信號的語譜圖進(jìn)行非負(fù)矩陣分解獲得各個聽覺皮層

3、神經(jīng)元的活動程度，然后根據(jù)神經(jīng)元的活動程度判斷音頻信號是否經(jīng)過上采樣篡改。
　　(2)針對音頻信號的復(fù)制粘貼篡改，本文給出一種基于尺度不變特征變換算法的檢測方法。該方法首先計算音頻信號的語譜圖并提取語譜圖中所有的尺度不變特征關(guān)鍵點(diǎn)，然后將關(guān)鍵點(diǎn)隨機(jī)分成數(shù)量相等的兩個子集合，使用最優(yōu)節(jié)點(diǎn)優(yōu)先搜索算法在兩個子集合之間進(jìn)行關(guān)鍵點(diǎn)匹配，并對每個子集合分別進(jìn)行遞歸操作，直到找到所有可能匹配的關(guān)鍵點(diǎn)對。最后根據(jù)是否找到匹配的關(guān)鍵點(diǎn)對來判斷音頻

4、信號是否經(jīng)過復(fù)制粘貼篡改，若找到匹配的關(guān)鍵點(diǎn)對則根據(jù)其分布的區(qū)域判斷音頻信號經(jīng)過復(fù)制粘貼篡改的片段。
　　(3)針對說話人語音改變的音頻信號篡改，本文給出一種基于線性預(yù)測系數(shù)的檢測方法。該方法首先對音頻信號在進(jìn)行基音同步分幀的基礎(chǔ)上進(jìn)行線性預(yù)測分析，然后將線性預(yù)測系數(shù)及其一階差分組成的特征向量進(jìn)行矢量量化得到量化特征向量，最后使用支持向量機(jī)對量化特征向量進(jìn)行訓(xùn)練和測試。
　　計算機(jī)仿真實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，本文給出的音頻信號篡改檢測