本發(fā)明涉及竊聽(tīng)防御，具體地涉及一種面向漢語(yǔ)語(yǔ)音防竊聽(tīng)的基于超聲波的錄音干擾方法。

背景技術(shù)：

1、隨著對(duì)語(yǔ)音隱私保護(hù)需求的不斷增長(zhǎng)，各種防竊聽(tīng)技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。其中，超聲波錄音干擾系統(tǒng)憑借其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，例如：人耳無(wú)法感知、適用設(shè)備廣泛、覆蓋范圍大以及部署成本低等，受到了研究者和消費(fèi)者市場(chǎng)的廣泛關(guān)注。超聲波干擾系統(tǒng)利用麥克風(fēng)的非線(xiàn)性特性，使用人耳聽(tīng)不見(jiàn)的超聲波信號(hào)在電子錄音設(shè)備中產(chǎn)生低頻噪聲，從而有效抵御竊聽(tīng)行為，保護(hù)語(yǔ)音隱私。由于電子錄音設(shè)備中的麥克風(fēng)普遍存在非線(xiàn)性特性，高頻超聲波信號(hào)超出其頻率響應(yīng)范圍時(shí)會(huì)發(fā)生失真，進(jìn)而畸變?yōu)榭陕?tīng)聲頻段上的低頻噪聲。通過(guò)精心設(shè)計(jì)與調(diào)制超聲波信號(hào)，能夠高效干擾電子錄音設(shè)備，防范竊聽(tīng)行為的發(fā)生和危害。然而，在實(shí)際場(chǎng)景中，竊聽(tīng)者會(huì)采取各種技術(shù)手段來(lái)降低錄音中的噪聲干擾，從而恢復(fù)原始語(yǔ)音信息，實(shí)現(xiàn)語(yǔ)音隱私的竊取目的。

2、為了應(yīng)對(duì)竊聽(tīng)干擾領(lǐng)域的現(xiàn)存安全隱患，本發(fā)明提出了一種專(zhuān)為漢語(yǔ)語(yǔ)音設(shè)計(jì)的超聲波錄音干擾方法?？紤]到竊聽(tīng)者可能采用多種去噪手段，本發(fā)明根據(jù)漢語(yǔ)語(yǔ)音的特性，并設(shè)計(jì)了一種耦合噪聲生成算法。無(wú)需實(shí)時(shí)采集用戶(hù)語(yǔ)音內(nèi)容，該算法所生成的超聲干擾噪聲與待保護(hù)語(yǔ)音信號(hào)高度相關(guān)且難以分離。此外，為了提升系統(tǒng)的實(shí)用性和用戶(hù)體驗(yàn)，本發(fā)明設(shè)計(jì)超聲載波調(diào)制策略，這有效避免了振鈴效應(yīng)等硬件不完善性導(dǎo)致的可聽(tīng)頻段噪聲產(chǎn)生與泄露，確保用戶(hù)聽(tīng)覺(jué)在使用過(guò)程中不會(huì)受到任何影響，并兼顧了對(duì)不同類(lèi)型竊聽(tīng)設(shè)備的高效噪聲注入。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、針對(duì)現(xiàn)有方法中提出的問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種面向漢語(yǔ)語(yǔ)音防竊聽(tīng)的基于超聲波的錄音干擾方法，解決了現(xiàn)有方法可以被算法避過(guò)的安全隱患，本發(fā)明通過(guò)以下方案來(lái)實(shí)現(xiàn)的：

2、本發(fā)明公開(kāi)了一種面向漢語(yǔ)語(yǔ)音防竊聽(tīng)的基于超聲波的錄音干擾方法，包括以下步驟：

3、獲得待保護(hù)用戶(hù)的小段語(yǔ)音；

4、使用語(yǔ)音生成技術(shù)根據(jù)用戶(hù)的小段語(yǔ)音生成用戶(hù)的大量語(yǔ)料數(shù)據(jù)；

5、將用戶(hù)的語(yǔ)料數(shù)據(jù)，通過(guò)音素處理算法，生成用戶(hù)的音素級(jí)語(yǔ)料庫(kù)；

6、通過(guò)耦合噪聲生成算法，每次生成噪聲時(shí)從音素級(jí)語(yǔ)料庫(kù)中隨機(jī)抽取任意數(shù)目的音素，生成耦合噪聲；

7、將耦合噪聲經(jīng)過(guò)超聲載波調(diào)制，通過(guò)超聲修正算法，將修正后的聲波通過(guò)超聲揚(yáng)聲器發(fā)射。

8、作為進(jìn)一步地改進(jìn)，本發(fā)明所述的通過(guò)音素處理算法，具體為：

9、1)使用最大類(lèi)間方差法計(jì)算語(yǔ)料數(shù)據(jù)的強(qiáng)度閾值，將用戶(hù)的語(yǔ)料數(shù)據(jù)切割為音素；

10、2)將切割后的各個(gè)音素按照單元音、雙元音和輔音進(jìn)行聚類(lèi)，聚類(lèi)時(shí)將相同音素的不同音調(diào)視為不同的類(lèi)別；

11、3)對(duì)聚類(lèi)后的每類(lèi)音素信號(hào)使用動(dòng)態(tài)時(shí)間規(guī)整(dynamic?time?warping)算法對(duì)齊后進(jìn)行平均，從而得到用戶(hù)各個(gè)音素的平均信號(hào)，作為音素庫(kù)。

12、作為進(jìn)一步地改進(jìn)，本發(fā)明所述的耦合噪聲生成算法，具體為：

13、1)從用戶(hù)的音素級(jí)語(yǔ)料庫(kù)中隨機(jī)抽取音素，即每間隔較短時(shí)間隨機(jī)抽取任意數(shù)目的音素，生成用戶(hù)的無(wú)語(yǔ)義音素序列s(t)；

14、2)根據(jù)用戶(hù)音素序列s(t)生成與用戶(hù)聲音具有相似特征的噪聲信號(hào)n1(t)：

15、

16、其中m1×2(t)是一個(gè)1x2的非奇異隨機(jī)矩陣；nr1(t)是一個(gè)隨機(jī)噪聲；l[·]是不可積非線(xiàn)性混疊函數(shù)：

17、

18、3)基于n1(t)，在時(shí)域與頻域中分別通過(guò)卷積運(yùn)算引入一項(xiàng)隨機(jī)噪聲產(chǎn)生時(shí)頻噪聲信號(hào)n2(t)：

19、

20、其中，*為卷積運(yùn)算；nri(t)(i＝1,2,3)為互相獨(dú)立且分布不同的隨機(jī)噪聲；

21、4)基于n2(t)，利用跳頻擴(kuò)譜技術(shù)拓寬其頻譜帶寬，最終形成耦合噪聲n3(t)：

22、

23、其中，為跳頻信號(hào)；ωn為跳頻頻表中第n個(gè)頻點(diǎn)；為相位調(diào)制函數(shù)，其中d為差錯(cuò)編碼后的信碼,t為時(shí)間，δω為跳頻前后的頻率差分量。

24、作為進(jìn)一步地改進(jìn)，本發(fā)明所述的超聲噪聲修正算法，具體為：

25、1)使用頻域?yàn)V波器對(duì)超聲信號(hào)進(jìn)行平滑濾波，頻域?yàn)V波器的表達(dá)式為：

26、

27、其中，ω為角頻率；

28、2)將平滑濾波的超聲信號(hào)分解成多個(gè)較窄帶寬的信號(hào)，并使每一段信號(hào)的頻率均低于50hz，分解后的每一路信號(hào)均使用不同的超聲發(fā)射器來(lái)發(fā)射。

29、本發(fā)明的有益效果如下：

30、本發(fā)明公開(kāi)一種基于超聲波的錄音干擾方法。

31、本發(fā)明針對(duì)漢語(yǔ)語(yǔ)音防竊聽(tīng)問(wèn)題，設(shè)計(jì)用戶(hù)無(wú)感的語(yǔ)音竊聽(tīng)干擾技術(shù)，并充分考慮現(xiàn)實(shí)條件下竊聽(tīng)者的能力及其造成的聲學(xué)隱私泄露風(fēng)險(xiǎn)，增強(qiáng)系統(tǒng)的有效性與安全性。

32、本發(fā)明使用語(yǔ)音生成技術(shù)擴(kuò)充用戶(hù)語(yǔ)料，針對(duì)漢語(yǔ)語(yǔ)音特點(diǎn)將語(yǔ)料切割為不含語(yǔ)義的音素，減少了用戶(hù)的語(yǔ)音注冊(cè)時(shí)間成本，保護(hù)了用戶(hù)注冊(cè)語(yǔ)音的隱私，增強(qiáng)了對(duì)于漢語(yǔ)語(yǔ)音的保護(hù)能力。

33、本發(fā)明根據(jù)用戶(hù)的聲音生成與用戶(hù)聲音耦合的噪聲，增加了竊聽(tīng)者分離噪聲的難度，更完全地保護(hù)用戶(hù)的語(yǔ)音不被竊聽(tīng)。

34、本發(fā)明針對(duì)超聲發(fā)射設(shè)備的可聽(tīng)聲泄露問(wèn)題對(duì)超聲信號(hào)進(jìn)行修正，削弱了可聽(tīng)聲的泄露程度，增強(qiáng)了用戶(hù)的使用體驗(yàn)，降低了超聲發(fā)射設(shè)備被竊聽(tīng)者發(fā)現(xiàn)的風(fēng)險(xiǎn)。

技術(shù)特征：

1.一種面向漢語(yǔ)語(yǔ)音防竊聽(tīng)的基于超聲波的錄音干擾方法，其特征在于，包括以下步驟：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的面向漢語(yǔ)語(yǔ)音防竊聽(tīng)的基于超聲波的錄音干擾方法，其特征在于，所述的通過(guò)音素處理算法，具體為：

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的面向漢語(yǔ)語(yǔ)音防竊聽(tīng)的基于超聲波的錄音干擾方法，其特征在于，所述的耦合噪聲生成算法，具體為：

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的面向漢語(yǔ)語(yǔ)音防竊聽(tīng)的基于超聲波的錄音干擾方法，其特征在于，所述的超聲噪聲修正算法，具體為：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開(kāi)了一種面向漢語(yǔ)語(yǔ)音防竊聽(tīng)的基于超聲波的錄音干擾方法，設(shè)計(jì)用戶(hù)無(wú)感的語(yǔ)音竊聽(tīng)干擾技術(shù)，并充分考慮現(xiàn)實(shí)條件下竊聽(tīng)者的能力及其造成的聲學(xué)隱私泄露風(fēng)險(xiǎn)，增強(qiáng)系統(tǒng)的有效性與安全性，使用語(yǔ)音生成技術(shù)擴(kuò)充用戶(hù)語(yǔ)料，針對(duì)漢語(yǔ)語(yǔ)音特點(diǎn)將語(yǔ)料切割為不含語(yǔ)義的音素，減少了用戶(hù)的語(yǔ)音注冊(cè)時(shí)間成本，保護(hù)了用戶(hù)注冊(cè)語(yǔ)音的隱私，增強(qiáng)了對(duì)于漢語(yǔ)語(yǔ)音的保護(hù)能力，根據(jù)用戶(hù)的聲音生成與用戶(hù)聲音耦合的噪聲，增加了竊聽(tīng)者分離噪聲的難度，更完全地保護(hù)用戶(hù)的語(yǔ)音不被竊聽(tīng)，針對(duì)超聲發(fā)射設(shè)備的可聽(tīng)聲泄露問(wèn)題對(duì)超聲信號(hào)進(jìn)行修正，削弱了可聽(tīng)聲的泄露程度，增強(qiáng)了用戶(hù)的使用體驗(yàn)，降低了超聲發(fā)射設(shè)備被竊聽(tīng)者發(fā)現(xiàn)的風(fēng)險(xiǎn)。

技術(shù)研發(fā)人員：陳奕可,高銘,韓勁松
受保護(hù)的技術(shù)使用者：浙江大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/28