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基于iLBC编码的VoIP语音信息隐藏与提取算法研究

发布时间:2018-04-26 04:27

  本文选题:iLBC + 信息隐藏 ; 参考:《中国民航大学》2017年硕士论文


【摘要】:随着VoIP(Voice over Internet Protocol)的发展,隐私泄露和数据安全问题频发,传统的语音保密通信方式已经不能满足用户对安全的需求。语音信息隐藏是实现保密通信的一种新思路,从根本上掩盖了秘密信息存在的事实,有效的保护了用户隐私和信息安全。基于对VoIP中广泛使用的iLBC(Internet Low Bit Rate Codec)编码器的研究,提出一种动态码本基于完全二叉树分组的语音信息隐藏算法。该算法结合iLBC的动态码本和量化索引调制(Quantization Index Modulation,QIM)原理,使用完全二叉树对动态码本进行分组。发送方根据隐秘信息位选择对应的码本进行编码实现隐秘信息的嵌入,随后接收方根据码字矢量的属性完成隐秘信息的提取过程。另外,针对最不重要位(Least Significant Bits,LSB)替换算法中比特位置反的缺陷提出一种基于参数修正的语音信息隐藏算法。该算法探测iLBC编码参数中的最不重要参数(Least Significant Parameters,LSP),采用次优替换的思想修正LSP,实现隐秘信息的嵌入,在接收端依据参数的特性提取隐秘信息,实现隐蔽通信。为了评估两种隐藏算法的安全性,开发了一款可以在局域网中进行语音信息隐藏通信的软件,搭建测试平台并部署该软件,生成测试用例。使用波形图、客观语音质量评价方法PESQ(Perceptual Evaluation of Speech Quality)、ABX错判率和平均倒谱系数(Mean Cepstrum Distortion,MCD)四个指标对两种算法的隐蔽性进行评估,并使用加噪攻击对其鲁棒性进行评估。实验结果表明,动态码本基于完全二叉树分组的语音信息隐藏算法和基于参数修正的语音信息隐藏算法在分别获得不少于450bps和33bps隐藏容量的同时保证了较好的隐蔽性和鲁棒性,满足VoIP对实时隐蔽通信的需求。
[Abstract]:With the development of VoIP (Voice over Internet Protocol), the privacy disclosure and data security problems are frequent, the traditional voice secret communication mode has not met the user's demand for security. The voice information hiding is a new idea to realize the secret communication, which fundamentally conceals the fact of the secret information and effectively protects the user. Privacy and information security. Based on the research of iLBC (Internet Low Bit Rate Codec) encoder widely used in VoIP, a voice information hiding algorithm based on complete two fork tree grouping is proposed. This algorithm combines iLBC's dynamic codebook and quantized index modulation (Quantization Index Modulation, QIM) principle, and uses a complete two fork. The sender subgroups the dynamic codebook. The sender encodes the codebook of the secret information bit to embed the secret information, then the receiver completes the extraction of the secret information according to the attribute of the codeword vector. In addition, the defect of the bit position inverse in the Least Significant Bits, LSB replacement algorithm is proposed. A speech information hiding algorithm based on parameter correction. The algorithm is used to detect the most unimportant parameter (Least Significant Parameters, LSP) in iLBC coding parameters. The idea of suboptimal substitution is used to modify LSP, to embed hidden information, and to extract secret information on the receiver's parameters according to the characteristics of the parameters, and to realize hidden communication. In order to evaluate two kinds of hidden messages. The security of the algorithm has developed a software that can carry out the voice information hiding communication in the LAN, set up the test platform and deploy the software to generate the test case. Using the waveform graph, the objective voice quality evaluation method PESQ (Perceptual Evaluation of Speech Quality), the ABX miscarriage rate and the average cepstrum coefficient (Mean Cepstrum Disto). Rtion, MCD) four indexes evaluate the concealment of the two algorithms and evaluate their robustness by adding noise attack. The experimental results show that the dynamic codebook is based on the full two forked tree packet speech information hiding algorithm and the speech information hiding algorithm based on the parameter correction to obtain the hidden capacity of no less than 450bps and 33bps respectively. At the same time, it ensures better concealment and robustness to meet the needs of VoIP for real-time covert communication.

【学位授予单位】:中国民航大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:TN916.5;TN918

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本文编号:1804492

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