語音感知認證的關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、隨著通信技術(shù)的發(fā)展，語音遠程通信在交流中發(fā)揮了日益重要的作用，但無線以及網(wǎng)絡(luò)等通信信道的開放性，也為竊聽、篡改等惡意攻擊提供了可乘之機，安全認證迫在眉睫。同時，語音認證有其特殊性。語音信息數(shù)據(jù)量大、冗余性高，使得傳統(tǒng)文本的認證算法不再適合。通信終端的資源限制和語音的實時性要求，又對認證算法的效率要求很高。目前，針對語音的認證算法相對匱乏，相關(guān)研究有著很高的實用性和挑戰(zhàn)性。因此，本文致力于語音感知認證體系的研究，從模型、算法到實現(xiàn)進行了深

2、入探討。 本文的主要工作和創(chuàng)新如下： 1.提出一種語音感知認證的模型。目前，語音感知認證的相關(guān)模型尚未建立。本文構(gòu)造了語音感知認證的一般性模型，將語音感知摘要和公鑰簽名相結(jié)合，實現(xiàn)對語音內(nèi)容和身份的雙重認證。同時給出了算法框架，為具體認證算法的研究設(shè)計提供了理論基礎(chǔ)。 2.針對語音認證所要求的感知特性，提出一種結(jié)合MFCC特征與掩蔽效應(yīng)的語音感知簽名方法。MFCC算法是一種被廣泛應(yīng)用的語音特征參數(shù)，但若直接用于語

3、音的內(nèi)容認證，魯棒性仍有不足。本文在MFCC算法中結(jié)合了掩蔽效應(yīng)，去除了時頻域中掩蔽閾值以下的冗余，減輕了人耳難以感知的微擾對認證結(jié)果的影響，增強了特征的魯棒性。同時利用奇異值分解實現(xiàn)摘要構(gòu)造，用AES和Rainbow算法進行加密和簽名。對算法的魯棒性、篡改敏感性和安全性進行實驗分析，性能良好，兼?zhèn)浯鄹亩ㄎ还δ?，可以滿足感知認證的要求。 3.提出一種魯棒高效的語音感知簽名。在保證安全性和感知性的基礎(chǔ)上，研究高效的特征提取算法，以

4、達到在通信設(shè)備上實時應(yīng)用的目的。算法首先對語音提取濁音幀，提高魯棒性的同時降低了后續(xù)計算量。感知特征提取采用了Mel譜多子帶濾波和功率譜差分，操作簡單且對噪聲魯棒性良好。摘要構(gòu)造采用RM-EPN編碼，壓縮簽名長度，并進一步提高魯棒性，最后結(jié)合公鑰簽名算法得到簽名。該算法側(cè)重于魯棒性和效率設(shè)計，實用性良好。 4.提出了多變量公鑰算法的高效優(yōu)化方案。鑒于語音感知簽名中公鑰算法的重要性，對采用的多變量公鑰算法高效實現(xiàn)的關(guān)鍵性問題進行研

5、究。針對域L上的模冪計算，采用了矩陣化方法：針對域K上的乘法，采用一種基于Bitslice和復(fù)合域思想的并行運算方法；針對密鑰過長的問題，采用稀疏矩陣LU壓縮編碼方法。實驗數(shù)據(jù)表明，本文的優(yōu)化方案對算法的效率和存儲長度有很大改進。 5.針對語音通信終端的應(yīng)用環(huán)境，在FPGA實現(xiàn)的Leon3系統(tǒng)平臺上，實現(xiàn)了本文提出的語音感知認證系統(tǒng)。實驗結(jié)果表明，本文的感知認證算法在保證各項性能的基礎(chǔ)上，能夠在嵌入式環(huán)境中實現(xiàn)對語音的實時認證，