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专利号: 2020105025320
申请人: 中国矿业大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 电通信技术
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.基于混沌的多音频高维加密方法,其特征在于,加密过程包括如下步骤:步骤1:音素整数化:令k个交互音频为A1, A2, …, Ak,其大小为m×1,m是音素数目,1指音频文件为单声道;Aj(j=1, 2, …, k)中元素范围为[-1, 1],将所有元素加1,使其范围变为[0, 2],再乘上指定系数d,使得每个音素值均可用n个二进制位来表示,即bij=(aij+1)×d,i=1, 2, …, m;j=1, 2, …, k,           (1)其中,aij∈Aj,Bj={bij}为音素整数矩阵,可得k个m×1的音素整数矩阵B1, B2, …, Bk;

步骤2:混沌序列产生:随机选取初始值x0∈(0, 1)和控制参数p1∈(0, 0.5),迭代公式(2)所示的分段线性混沌映射(Piecewise Linear Chaotic Map,PWLCM)m次,, (2)可产生一个混沌序列X1={xi1};类似地,随机选取初始值y0∈(0, 1), z0∈(0, 1), w0∈(0, 1)和控制参数p2∈(0, 0.5), p3∈(0, 0.5), p4∈(0, 0.5),分别迭代k,n和m×k次,可产生三个混沌序列Y1={yi1},Z1={zi1}和W1={wi1};

步骤3:混沌序列整数化:计算,

xi2=mod(floor(xi1×1016), m),                   (3)yi2=mod(floor(yi1×1016), k),                    (4)

2 1 16

zi =mod(floor(zi ×10 ), n),                    (5)wi2=mod(floor(wi1×1016), 2n),                   (6)其中,mod( )和floor( )分别为取模和取整函数,xi1∈X1,X2={xi2},yi1∈Y1,Y2={yi2},zi1∈Z1,Z2={zi2},wi1∈W1和W2={wi2};

1 2 k

步骤4:音频数据升维:按照B , B , …, B 的顺序,将其重塑成一个m×k的整数矩阵C;

将C中的元素均用n个二进制位表示;以单个二进制位视为元素,可构成一个大小为m×k×n的三维矩阵D;

步骤5:位级置乱:利用X2,Y2和Z2分别对D依次进行位级行置乱、位级列置乱和位级面置乱,可得置乱结果E;

步骤6:音频数据降维:以n个二进制位为单位,将E中数据十进制化,可将E转化为一个大小为m×k的音素矩阵F;将F中元素按照列拆分,可得k个置乱结果为:G1, G2, …, Gk;

步骤7:音素扩散:计算,

H1=G1⊕W2,Hi=Gi⊕Y2⊕Hi-1,i=2, 3, …, k,           (7)其中,⊕表示异或运算,可得扩散结果为:H1, H2, …, Hk;

步骤8:音素小数化:对H1, H2, …, Hk中的元素都除以d,再减1,使其范围变为[-1, 

1],即

qij=hij/d-1,i=1, 2, …, m;j=1, 2, …, k,          (8)其中,hij∈Hj,Qj={qij}为音素矩阵;可得k个加密音频Q1, Q2, …, Qk。

2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于:所述步骤5中,位级行置乱指:若i(i=1, 2, …, m)为奇数行,则对D中第i行元素进行xi2∈X2位向左循环移位操作;若i为偶数行,则对D中第i行元素进行xi2位向右循环移位操作。

3.根据权利要求1所述的方法,其特征在于:所述步骤5中,位级列置乱指:若j(j=1, 2, …, k)为奇数列,则对D中第j列元素进行yi2∈Y2位向上循环移位操作;若i为偶数列,则对D中第j列元素进行yi2位向下循环移位操作。

4.根据权利要求1所述的方法,其特征在于:所述步骤5中,位级面置乱指:若s(s=1, 2, …, n)为奇数列,则对D中第s个位平面上的元素进行zi2位向前循环移位操作;若s为偶数列,则对D中第s个位平面上的元素进行zi2位向后循环移位操作。