论文部分内容阅读
随着数字音频技术的飞速发展,数字音频信号越来越广泛地被应用到现实生活中。众多功能强大的音频处理软件的广泛使用,使得非专业人士也可以对音频信号进行剪切、拼接、复制粘贴等操作。经过恶意篡改的音频信号如果被应用于法庭取证等重要场合,则会引发严重的社会问题,因此音频信号的真实性检测就显得尤其重要。本论文重点研究基于语谱图和基音同步的音频信号篡改检测技术,针对音频信号上采样处理、复制粘贴处理和说话人语音改变处理分别给出有效的篡改检测方法。(1)针对音频信号的上采样篡改,本文给出两种检测方法。第一种方法利用经过上采样的音频信号语谱图存在明显的镜像对称性这一特点,首先将归一化处理后语谱图的每一列分解成对称部分和反对称部分；然后通过计算对称部分能量在总能量中所占的比重来确定对称中心,利用统计方法判断语谱图是否存在水平方向对称轴；最后,根据语谱图中是否含有对称轴,判断音频信号是否经过上采样篡改操作。第二种方法首先将音频信号的语谱图进行非负矩阵分解获得各个听觉皮层神经元的活动程度,然后根据神经元的活动程度判断音频信号是否经过上采样篡改。(2)针对音频信号的复制粘贴篡改,本文给出一种基于尺度不变特征变换算法的检测方法。该方法首先计算音频信号的语谱图并提取语谱图中所有的尺度不变特征关键点,然后将关键点随机分成数量相等的两个子集合,使用最优节点优先搜索算法在两个子集合之间进行关键点匹配,并对每个子集合分别进行递归操作,直到找到所有可能匹配的关键点对。最后根据是否找到匹配的关键点对来判断音频信号是否经过复制粘贴篡改,若找到匹配的关键点对则根据其分布的区域判断音频信号经过复制粘贴篡改的片段。(3)针对说话人语音改变的音频信号篡改,本文给出一种基于线性预测系数的检测方法。该方法首先对音频信号在进行基音同步分帧的基础上进行线性预测分析,然后将线性预测系数及其一阶差分组成的特征向量进行矢量量化得到量化特征向量,最后使用支持向量机对量化特征向量进行训练和测试。计算机仿真实验结果表明,本文给出的音频信号篡改检测方法均可以有效的检测出音频信号是否经过了篡改操作,并具有较好的鲁棒性。