基于声纹的文档加密及解密方法

摘要

本发明涉及基于声纹的文档加密方法：一，用户记忆一个密钥；二，用户随机用语音叙述一句话，从该段语音的声纹特征参数中提取密钥，作为加密密钥；三，选定对称加密算法，用第二步中提取的密钥加密文档，生成中间文档，将第二步的随机文本串与中间文档一起打包，生成一新文档；四，用户记忆的密钥加密第三步的文档，形成加密文档。声纹文档解密方法：一，用选定的对称加密算法和用户记忆的密钥，生成临时文档；二，从临时文档中析出与文档加密密钥关联的文本串，用户用语音叙述该段文本串，并从该段语音的声纹特征参数中提取密钥；三，用第二步提取的密钥和选定的对称加密算法解密临时文档，完成文档解密。本发明使用方便且具有较高的安全性。

主权项

1.基于声纹的文档加密方法，其特征是按如下步骤：第一步，用户记忆一个密钥；第二步，用户随机地选择一句话，用语音叙述，从该段语音的声纹特征参数中提取密钥，作为文档的加密密钥；声纹产生过程：1）预增强以S1(n)（n：0..N-1）表示语音时域信号，预增强公式为：S(n)=S1(n)–a*S1(n-1)(0.9<a<1.0)2）音框化音框化即对语音信号分帧；3）汉明窗假设音框化的信号为S(n)，n=0，1，…，N-1，那么乘上汉明窗后为:S’(n)=S(n)*W(n)$W\left(n\right)=w(n,a)=(1-a)-a\cos \left(\frac{2\mathrm{\pi n}}{N-1}\right),0\le n\le N-1,a=0.46$4）快速傅立叶转换对S’(n)实施基2FFT变换5）三角带通滤波器计算每个滤波器输出的对数能量z(m),m=0,1,L,M-1，计算公式为其中H_m(k)为第m个梅尔尺度的三角形滤波器的频率响应；6）离散余弦转换对上一步所获得的对数能量进行DCT变换，获得DCT系数数组r[20]r[]=dct(z[])；dct()变换公式为$r\left[k\right]=\underset{l=0}{\overset{D-1}{\Sigma }}z\left[l\right]\cos \left(\frac{\pi (2l+1)k}{2D}\right),D=20$r[]即一帧语音信号的MFCC参数；7）用MFCC参数训练话者的GMM，得到专属某话者的GMM声纹模型；8）将话者语音分为等间隔的若干段，训练相应的若干个GMM声纹模型，假设为m个；从GMM模型参数中提取密钥的过程为：a）取GMM模型中高斯模型的均值向量；b）将均值向量的值域分段，分段依据用户不同的声纹特征进行，原则是用户声纹特征参数以稳定的概率出现在各分段中，以下分段[-∞,-100],[-100,-40],[-40,-18],[-18,-9],[-9,-4],[-4,-1],[-1,-0.4],[-0.4,0],[0,+0.4],[+0.4,1],[1,4],[4,9],[9,18],[18,40],[40,100],[100,+∞]，每个分段用若干比特表示；c）将GMM模型的均值向量映射为相应的比特，以上所述的分段，16分段用4bit表示，每一均值向量有20分量，20分量×4bit=80bit；若干个GMM声纹模型可以生成80×m比特长度的密钥；第三步，选定对称加密算法，用第二步中提取的密钥加密文档，生成中间文档，将第二步中的随机文本串与中间文档一起打包，生成一个新的文档；第四步，用用户记忆的密钥加密第三步中新生成的文档，形成加密文档。