摘要:随着信息技术的飞速发展,我们已经进入了信息化的时代。每天都有大量的信息通过不同的传输系统传播到各个角落,由于传统通信方式的缺陷,信息在传播过程中存在被监听、截取和破译的危险。因此,研发一种更加隐蔽的信息传输系统成为了人们对于信息传输安全的迫切需求。本文围绕神经网络检测的自动同步隐蔽信息传输系统,对信息的可靠性传输进行了探讨。
关键词:神经网络;自同步;隐蔽信息;传输系统
中图分类号:TN918 文献标识码:A 文章编号:1674-7712 (2012) 12-0074-01
一、系统的设计原理和设计思想
(一)基本原理
在现代的信息隐藏技术中看,数字水印技术是其中的一个重要组成部分。数字水印技术通过利用人得感官系统的特性对图像、视频和语音等信息进行限制,同时选择适合的嵌入方式,保证嵌入水印的信息不超过人类视觉和听觉系统的限制,那么仅通过人耳和肉眼是无法判断水印嵌入前后的信息差别的。这就大大改进了传统信息传播方式的缺陷,保证了系统的较强的伪装性和隐藏性,让信息的安全传输成为了可能。
(二)设计思想
1.将信息以数字水印的方式嵌入到语音传输中,这是隐藏信息的主要传输方式。利用语音为载体来进行信息传输可以减少水印嵌入时的运算难度,减少了运算时间和运算量。同时,语音传输的交互性是器保证隐藏信息传输的重要特点,这也为信息的安全传输奠定了基础。
2.小波变换思想。对于数字语音而言,小波在数字语音信号分析中比离散余弦变换更有优势,能量更为集中,同时具有不同的空间支持域。小波变换具有更强的抵抗能力,在抵抗剪切攻击时,局部空间子持的水印分量可以起到很好的效果;面对缩放攻击的时候,全局空间支持的水印就可以发挥良好的保护效果。另外,由于小波在变换水印嵌入算法的时候,与嵌入式零树小波压缩相适应,更增强了小波变换的抵抗能力。小波变换的算法由于将水印信息嵌入在低频系数上,因此不仅保证了水印的鲁棒性,而且嵌入水印也不会对数字语音的质量产生过大影响,人的感官很难观察初嵌入水印后的数字语言质量变换。
3.系统的基本设计思想如下:首先要将采集的语音进行分段,同时进行离散小波变换。将隐藏信息的m序列转换为“l”和“-l”的排列方式。在进行信息的嵌入时,将同步信号嵌入到小波域低频系数的前部,隐藏信息嵌入到小波域低频系数的后部,经过这种信息的嵌入后,通过重构小波后便得到嵌入同步信号和隐藏信息的实时语音。接收方在提取隐藏信息时,需要先将接收到的语音数据后先进行DWT操作,然后检测同步信号并确定同步信号的位置,这样就保证了隐藏信息的安全提取。由于网络的普遍使用,因此将网络作为实时语音传输系统。
二、隐蔽信息传输系统的关键技术
(一)同步信号与隐藏信息的嵌入与提取
1.同步信号的嵌入与检测。在隐藏信息的提取过程中,对同步信号的准确识别是整个工作的关键,因此可以将同步信号嵌入到时域中。由于时域算法具有搜索时计算量小的特点,因此可以将同步信号嵌入其中。但是,时域算法有一些限制,例如会限制嵌入强度,对攻击的抵抗能力较差。离散小波变换在时频局部分解方面有较好的效果,将同步信号嵌入到离散小波变换既可以保证较小的搜索计算量,又能提高抗攻击的性能。
2.隐藏信息的嵌入与提取。压缩和噪声可能会影响嵌入隐藏信息的实时语音传输,因此为了提高传输的安全性和可靠性,需要在嵌入语音之前先进行信道的编码。由于隐藏信息是以字符串形式表示和存储,因此可以利用BCH码对其进行研究。我们利用一个具有256码字的信号集来表示一个字节中256个值。在下面的公式中,Wi代表隐藏信息的每个字节,它对应信号集中的一个原型信号。
在这个公式中,随着r的不断扩大,冗余度和隐藏信息的稳健性也会不断提高;另一方面,r数值增大的同时,隐藏信息也会减少。在运算的过程中,需要对隐藏信息传输速率、水印嵌入的鲁棒性进行衡量,选择适合的数值。然后,在提取隐藏信息时,将采集的语音数据进行小波分解。接着如果能够检测到同步信号,就可以将隐藏信息嵌入信息进行提取。
(二)数字语音水印技术
小波变换算法采用附加进水印信息的模板去训练神经网络,数字水印技术也是实现隐蔽信息传输的重要组成部分。
1.水印嵌入算法。小波变换主要是将数字语音信号分解成时域和尺度域的一变换。首先,小波变换在处理时变数字语音信号时会起到有效作用。我们可以充分利用小波变换的多分辨率特性加快小波变换域内嵌入水印的效率;其次,小波变换具有能量集中的特点。利用小波变换数字语音信号后,为提高算法的鲁棒性,要将水印信息嵌入到载体能量高的低频部分。
2.水印的检测与提取。水印的提取过程就是与水印嵌入过程相反的过程。主要的提取过程有以下方面:
(1)首先利用水印嵌入算法,对需要检测的数字语音信号进行一层小波变换。通过运算得到重要小波变换系数。
(2)利用嵌入算法,分别计算小波系数的水印的位置和所对应的小波变换系数。
(3)根据以小波变换系数为中心的数据块,选取一个合适的长度值。用来表示水印序列与数字语音小波系数之间的关系。
三、结语
神经网络检测的自同步隐蔽信息传输系统,通过利人的听觉和视觉系统的分辨率限制,实现隐藏信息的安全传输。这种新型的传输系统改变了传统信息传输系统易被攻击者监听、截取的缺点,在很大程度上提高了信息传输的安全性和隐蔽性。同时,神经网络检测的自同步隐蔽信息传输系统明显提高隐藏信息的传输准确率。因此,将这种实用的传输系统不断改进和推广,对于保证信息的安全、隐蔽传输具有重要意义。
参考文献:
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[2]杨艳秋,李建勇,曹长修.基于采样点倒置和BP网络的音频掩密算法[J].华中科技大学学报(自然科学版),2009,12:163-167
