基于风车变换的音频置乱方法.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN114999504A(43)申请公布日2022.09.02(21)申请号202210513359.3(22)申请日2022.05.12(71)申请人中国矿业大学地址221008江苏省徐州市泉山区中国矿业大学文昌校区东21号楼1单元102室(72)发明人张晓强田婧希(51)Int.Cl.G10L19/16(2013.01)H04L9/00(2022.01)权利要求书2页说明书3页附图2页(54)发明名称基于风车变换的音频置乱方法(57)摘要目前，在网络上传递音频文件和用语音进行交流的活动日益频繁，为保护音频内容的安全性，设计了一种风车变换，提出了一种基于风车变换的音频置乱方法。首先，计算原始方阵的4个中心点，均视为风车变换的起始点；其次，设计4条扫描路径，用于遍历原始方阵中的所有元素；再次，将4个扫描路径产生的向量，依照混沌生成的顺序进行相连，构成一个大向量，即为变换结果。利用风车变换，实现对原始音频的置乱操作。实验结果表明：新方法在视觉效果、置乱程度等方面均取得了良好的结果。CN114999504ACN114999504A权利要求书1/2页1.基于风车变换的音频置乱方法，其特征在于，置乱过程包括如下步骤：步骤1：音频数据升维：令交互音频文件为F1，其大小为m×1，m是音素数目，1指音频文件为单声道；将F1转换成一个s×s的矩阵F2，其中，s是正偶数，m=s×s；步骤2：生成混沌序列：Logistic映射为：xn+1=rxn(1+xn），（1）其中，r∈[3.57,4)为控制参数，xn∈(0,1)；随机选取r和初始值x0，对公式（1）迭代4次，可得一个长度为4的混沌序列K1；步骤3：混沌序列排序：利用公式（2）对K1进行排序，[K2,H]=sort(k1(i))，i=1,2,…,d，（2）其中，sort(•)是升序排序函数，k1(i)∈K1，K2为排序后的新序列，H是K2的索引值；2步骤4：计算4个中心点：令a=0.5×s，计算F的4个中心点为：A0点坐标为：(a,a+1)，B0点坐标为：(a+1,a+1)，C0点坐标为：(a+1,a)，D0点坐标为：(a,a)，均视为风车变换的起始点；步骤5：设计4条扫描路径：第1条扫描路径：以A0为起始点，按照向右、下、左、上的顺序，对F2中的音素值进行扫描，具体的顺序为：(a,a+1)→(a,a+2)→(a+1,a+2)→(a+2,a+2)→(a+3,a+2)→(a+3,a+1)→(a+3,a)→(a+3,a‑1)→(a+3,a‑2)→(a+3,a‑3)→(a+2,a‑3)→(a+1,a‑3)→(a,a‑3)→(a‑1,a‑3)→(a‑2,a‑3)→(a‑3,a‑3)→(a‑4,a‑3)，……，直到扫描至F2的最外层音素值为止，并将扫描结果依序保存到向量L1中；第2条扫2描路径：以B0为起始点，按照向下、左、上、右的顺序，对F中的音素值进行扫描，具体的顺序为：(a+1,a+1)→(a+2,a+1)→(a+2,a)→(a+2,a‑1)→(a+2,a‑2)→(a+1,a‑2)→(a,a‑2)→(a‑1,a‑2)→(a‑2,a‑2)→(a‑3,a‑2)→(a‑3,a‑1)→(a‑3,a)→(a‑3,a+1)→(a‑3,a+2)→(a‑3,a+3)→(a‑3,a+4)→(a‑3,a+5)，……，直到扫描至F2的最外层音素2值为止，并将扫描结果依序保存到向量L中；第3条扫描路径：以C0为起始点，按照向左、上、右、下的顺序，对F2中的音素值进行扫描，具体的顺序为：(a+1,a)→(a+1,a‑1)→(a,a‑1)→(a‑1,a‑1)→(a‑2,a‑1)→(a‑2,a)→(a‑2,a+1)→(a‑2,a+2)→(a‑2,a+3)→(a‑2,a+4)→(a‑1,a+4)→(a,a+4)→(a+1,a+4)→(a+2,a+4)→(a+3,a+4)→(a+4,a+4)→(a+5,a+4)，……，直到扫描至F2的最外层音素值为止，并将扫描结果依序保存到向量L32中；第4条扫描路径：以D0为起始点，按照向上、右、下、左的顺序，对F中的音素值进行扫描，具体的顺序为：(a,a)→(a‑1,a)→(a‑1,a+1)→(a‑1,a+2)→(a‑1,a+3)→(a,a+3)→(a+1,a+3)→(a+2,a+3)→(a+3,a+3)→(a+4,a+3)→(a+4,a+2)→(a+4,a+1)→(a+4,a)→(a+4,a‑1)→(a+4,a‑2)→(a+4,a‑3)→(a+4,a‑4)，……，直到扫描至F2的最外层音素值为止，并将扫描结果依序保存到向量L4中；步骤6：产生置乱音频：利用风车变换，对F2中的所有音素值进行置乱操作；具体操作为：利用混沌生成的排序序