[发明专利]一种基于频带带宽不一致性的数字语音重采样检测方法

说明书

本发明公开了一种基于频带带宽不一致性的数字语音重采样检测方法，其通过解析待重采样检测的数字语音的头文件信息，得到采样率；然后根据采样率设计一个相应的带通滤波器；接着利用带通滤波器对待重采样检测的数字语音进行滤波操作；之后计算待重采样检测的数字语音和滤波操作后得到的信号各自的平均短时能量；再计算两个平均短时能量的能量对数比率；最后根据能量对数比率和一个最佳判定阈值，判定待重采样检测的数字语音是否为经重采样操作得到的数字语音；优点是其检测准确率高、稳定性好。

技术领域

本发明涉及一种语音重采样检测技术，尤其是涉及一种基于频带带宽不一致性的数字语音重采样检测方法。

背景技术

网络技术的日益发展，使得多媒体已成为人们获取信息的主要途径。然而，伴随着低成本、简单易用的音频编辑软件的大量出现，使得人们对数字语音篡改的操作越来越多样化，因此，迫切需要在使用数字语音的同时也必须注意其原始性与真实性。所以，作为一种检测多媒体数据原始性、真实性、完整性的技术，多媒体取证技术已成为信息安全领域的重点研究对象。

多媒体取证技术主要有两类：主动取证技术和盲取证技术。主动取证技术是指提供者在多媒体篡改之前就预先嵌入了相关的信息如数字水印、数字指纹等先验信息，接收者得到嵌有先验信息的多媒体后提取先验信息，根据提取的先验信息与嵌入的先验信息是否一致来检测多媒体是否经过篡改，因此，主动取证技术要求在提供者和接收者共享算法和秘钥的前提条件下进行。盲取证技术是指接收者无需嵌入的先验信息，直接检测篡改遗留下的痕迹，是一种以不影响多媒体品质为前提的篡改检测技术，因此研究盲取证技术更具有实际意义。

数字语音在拼接、变速变调、重压缩、伪装高质量数字语音等常见伪造过程中，经常伴随着重采样操作。如：将两段不同采样率的数字语音进行拼接的伪造过程中，需要改变数字语音的采样率，使各部分特征趋于一致，从而降低伪造的可检测性。现有的数字语音重采样检测方法较少，大多是借鉴数字图像领域的重采样检测方法。如：Alin C.Popescu,Hany Farid.Exposing digital forgeries by detecting traces of resampling.IEEETransactions on Signal Processing,2005,53(2):758-767.(通过检测重采样痕迹来鉴别数字信号伪造，信号处理学报)提出了一种数字图像重采样检测方法，其根据Farid等观点：数字图像经过重采样操作之后会有相关的周期性，在频谱上反应的是峰值的周期性，根据这一明显的特征，通过期望最大化(EM)算法能够近似拟合这种相关性，并且进一步扩展到彩色图像的多通道插值检测等问题中(Alin C.Popescu,Hany Farid.Exposing digitalforgeries in color filter array interpolated images.IEEE Transactions onSignal Processing,2005,53(10):3948-3959(CFA插值图像伪造检测，信号处理学报))。姚秋明等人将Farid的方法运用在数字音频中，并结合了数字音频自身的特点进行了相应的改进，通过引入幅度直方图可更加准确的逼近数字音频信号的分布，提出了一种基于期望最大化算法的数字音频重采样检测方法，取得了较好的检测效果，但是该方法的计算复杂度大，且仅适用于线性插值采样。Gallagher A C.Detecting of linear and cubicinterpolation in JPEG compressed images.The 2nd Canadian Conference onComputer and Robot Vision.2005:65-72.(检测JPEG压缩图像中的线性和三次插值，第二届加拿大计算机和机器人视觉会议)中认为重采样后的JPEG压缩图像在作二阶差分后，其方差会出现周期性的变化，根据这种周期性变化可以检测出JPEG压缩图像是否经过重采样操作。Mahdian等人(Mahdian B,Saic S.Blind authentication using periodicproperties of interpolation.IEEE Transactions on Information Forensics andsecurity,2008,3(3):529-538(利用插值周期性实现盲取证，信息取证和安全))扩展了Gallagher等人提出的方法，并将其延续到k阶差分。侯丽敏等人将Gallagher等人提出的方法运用到数字音频领域，提出采用二阶差分的方法来检测重采样数字音频，从理论上证明了重采样的数字音频经过二阶差分处理之后，其频谱会出现明显的离散尖峰，实验结果表明，当重采样因子较大时，该方法具有较高的准确率，但是该方法的计算复杂度较大，且对数字语音重采样检测效果不是很理想。丁琦等人认为重采样会抑制高于截止频率段的信息，导致在该频率段的频谱值比较平滑，而正常的信号不会表现出这种特征，由此提出对重采样的数字音频作子带分析，提取子带频谱特征，达到了较好的检测效果，但是该方法对于某些单音数字音频以及经过线性插值或者最近邻插值得到的数字音频的检测效果较差。