频谱系数大量减少，因此非零频谱系数的个数就无法体现量化 特性，进而不能进行帖偏移的检测。在本发明的检测方法中深入分析量化环节:每一帖进行 量化时会使用一个Stepsize(量化步长），对每一个频线量化过程都是一致的。而频线的分 布是按照低到高排列，运是因为在编码的时候能够W区域编码（即大值区，小值区，零值 区），因此在频线的后部分基本都是零值区，而频谱系数的零值在量化过程无法体现量化特 性，因而只需考虑频线前部分的低频部分的量化特性。在本发明的测试中取前面16个频带， 刚好是整个频线总数的一半。如图4所示左边是码率为128kbps时，可W看出在删除位置的 前部分仍然是保持在零值附近波动，在篡改位置之后也发生了较大的偏离，可W很明显的 辨别篡改位置;在19化bps压缩时也能反映出该特征，也可W很清楚的辨别篡改位置。然后 将两者对比会发现，码率越高偏离零值位置越近，运种差异性会减少。正如前述的分析随着 码率增加编码使用的比特数会越多，会保留更多的频谱细节，使得频谱系数的值更精确，从 而使得该特征的量化特性表现的越来越不明显。
[0041] 本发明的检测方法描述 为了能够简便的检测篡改位置，本发明将检测过程描述如下： 步骤一、选取给定的包含L个样本的语音信号X，将X划分为每帖1152个样本，每帖有 50%的重叠，因此一共有
帖，
，其中F表示lame3.99.5编码器中分帖和加窗函数操 作； 步骤二、应用滤波器组和MDCT到每一帖，W获取其频谱系数
其中ir表示lame3.99.5编码器中滤波器组和MDCT， 年i表示第If帖的频谱，每帖包含576个频谱系数；
其中r表示提取每帖频谱系数中值为O和±i矿S的个数，记为；% 步骤S、对的每一个频谱系数用取按適，进行如下公式量化：
書表示第击帖中第/个频谱系数，麵说表示量化的第若帖第/个频谱系数，用货i 表示第1帖的量化频谱系数； 步骤四、将获取的量化频谱系数耶，应用护函数获取每帖中值为O的个数记为好印， 终二巧單)；j二化2，...，iv-1，并计算
步骤五、最后计算
其中find函数表示浆中值不等于加时返回索引值;冉表示设置的阔值，在实验中设置为 4,也即表示返回没有连续出现4个值为O值的位置，其中设置检测时滑动框数量为6个单位， 表示检测的精度在6/2帖的范围，也即检测误差为3帖，经过计算并最终确认语音文件的篡 改定位。
[0042]实验结果分析 1.样本库和实验环境 本发明的测试的环境是在化Z820计算机上，处理器为Xeon(R) CPU E5-2609 V2 2.50G化内存64G 64位操作系统;MATLAB2012版64位。样本库来自600个3s长的wav语音片 段，采样率为44 . IkHz，单声道。使用LAME3.99.5对运些语音片段进行编码，编码码率为 3化bps，64k:bps，9化bps，128kbps，19化bps，25化bps。设置300个正样本和300个负样本，分 别对300个负样本进行删除、插入、拼接篡改操作。篡改的位置点使用MA化AB自带的rand函 数随机产生，并记录篡改的位置。应用本发明的检测方法进行篡改位置的定位检测。同时， 本发明定义虚警率为将未篡改的判断为篡改语音的比例，漏检率为将篡改的认为是未篡改 语音的比例，分别记为./；和。正确检测率A喊日下公式计算：
式中， f,--虚警率为将未篡改的判断为篡改语音的比例； L一一漏检率为将篡改的认为是未篡改语音的比例。
[0043] 2.检测准确率 实际的检测结果如表2所示， 表2.不同码率下不同篡改操作的检测准确率
从表2中可W看出前面码率在32-192化PS时检测的准确率基本都在99%W上，而码率在 256化PS时却出现了明显的降低，运和本发明前面的分析一样，随着码率的增加 Ac-Qc之间 的差异随着减小，因此会导致当压缩码率达到一定程度时会出现检测率下降的情况。
[0044] 3.对比实验 检测准确率的对比 本发明将自建的样本库应用帖偏移进行篡改定位，对篡改定位的准确性进行测试，测 试结果如表3所示，从表3中可W看出实际准确率基本都在90%W上，而且准确率波动的范围 也较大，分析其原因是因为篡改位置是随机产生，而本发明观察造成检测错误的原因是由 于篡改的位置在开始端前几帖，起始位置在实验中往往W奇异值存在，对帖偏移量的检测 有一定的干扰，因此造成定位的错误；另外，帖偏移进行篡改定位在码率达到12別寸就无法 检测，其原因是因为当码率达到一定程度时，非零频谱系数间的差异很小，使得帖偏移的检 测出现错误，在帖偏移不准确的情况下，就无法利用帖偏移进行定位检测。
[0045] 表3.化ng帖偏移检测篡改的准确率
算法复杂度上对比 为了比较两种方法在计算的复杂度的区别，将检测过程如图5所示描述： 1.化ng的帖偏移检测复杂度近似为：
5%/i:表示样本应用576个不同的偏移量；巧拉,表示对576个样本进行MDCT并提取MDCT 系数；576.f;两个分别表示对576个样本进行非零频谱个数的统计和计算实际帖的偏移量， 《4表示应用帖偏移进行篡改定位。
[0046] 2.本发明的检测方法的复杂度近似为：
4表示进行经过MDCT和量化并提取频谱系数和量化频谱系数；表示计算Ac和化。^ 表示定位篡改位置。
[0047] 从理论上分析对比两者的复杂度，帖偏移的方法整体上近似是本发明检测方法的 576倍，但是本发明多了一个量化过程，因此实际复杂度应略小于576倍。然而本发明分别统 计其实际运行时间;化ng运行时间为628.917s，本发明的运行时间为1.314s，可W知道Yang 的运行时间是本发明的478.628倍，与本发明前面的理论分析时间相近。运说明本发明的检 测方法在效率上明显优于帖偏移方法。
[004引最后，本发明提出的检测方法是在帖偏移的方法的原理上进行改进，运用零值样 本量化特性体现帖偏移的量化特征，其实验结果表明本发明的检测方法在检测率上也非常 高，更为突出的贡献是进一步解决了帖偏移无法检测的高码率情况。其次在算法的复杂度 上也极大的降低，因为无需进行帖偏移检测，可W避免应用不同的偏移量区检测实际偏移 量。
【主权项】
1. 一种基于量化特性的语音篡改定位检测方法，其特征在于该语音篡改定位检测方法 包括如下步骤： 步骤一、选取给定的包含L个样本的语音信号X，将X划分为每帧1152个样本，每帧有50% 的重叠，因此一共有闲57S J-1帧， [.? s ，?…] = H，其中F表示分帧和加窗函数操作； 步骤二、应用滤波器组和MDCT到每一帧，以获取其频谱系数 ^ = Mix：} i = 友-i，其中JT表示滤波器组和MDCT，A表示第?帧的频 谱，每帧包含576个频谱系数； = Ti S^ i 二.0，1,. 2.,…，?￥ - 1， 其中Γ表示提取每帧频谱系数中值为0和的个数，记为； 步骤三、对A的每一个频谱系数用_;>，进行如下公式量化：g篇表示第f帧中第/个频谱系数，相^:表示量化的第i]帧第/个频谱系数，用#,表 示第i帧的量化频谱系数； 步骤四、将获取的量化频谱系数?，应用土'函数获取每帧中值为〇的个数记为你,-， 〇?=γ(^ι bau..-ν-ι，并计算（二」- pc:; 步骤五、最后计算其中find函数表示;；r中值不等于0时返回索引值;政表示设置的阈值，在实验中设置为 4,也即表示返回没有连续出现4个值为0值的位置，其中设置检测时滑动框数量为6个单位， 表示检测的精度在6/2帧的范围，也即检测误差为3帧，经过计算并最终确认语音文件的篡 改定位。2. 根据权利要求1所述的一种基于量化特性的语音篡改定位检测方法，其特征在于所 述的语音篡改定位检测方法的ιΗ确检测率AR桉照如下公式i+筧：式中， fP一一虚警率为将未篡改的判断为篡改语音的比例； ./；.一一漏检率为将篡改的认为是未篡改语音的比例。
【专利摘要】本发明公开了一种基于量化特性的语音篡改定位检测方法，主要是基于现有技术中帧偏移的MP3篡改定位检测算法进行的深入研究，并提出一种更新的检测方法用于描述量化特性，这种检测方法无需进行帧偏移检测，故能避免计算帧偏移带来的计算复杂性，极大降低了计算的复杂度，同时还解决了帧偏移无法检测的高码率情况，实验结果表明这种检测方法具有较高的检测准确率。
【IPC分类】G10L25/48
【公开号】CN105719660
【申请号】CN201610038523
【发明人】王让定, 陶表犁, 严迪群, 金超, 周劲蕾
【申请人】宁波大学
【公开日】2016年6月29日
【申请日】2016年1月21日