基于MIDI和对抗生成网络的音频隐写方法和系统

技术特征：
1.一种基于midi和对抗生成网络的音频隐写方法，其特征在于，预先构建带有索引的midi音符字典，采用对抗生成网络预先构建生成器网络、判决器网络以及提取器网络，该方法包括：s1、对秘密信息进行预处理，得到秘密信息所映射的浮点数；s2、通过生成器网络对所述浮点数进行处理，输出midi音符字典的索引的归一化值作为载密信息；s3、通过提取器网络对载密信息进行解密。2.如权利要求1所述的基于midi和对抗生成网络的音频隐写方法，其特征在于，所述预先构建midi音符字典，包括：获取midi数据，建立midi的语音数据库；使用music21工具包分析midi的语音数据库中midi文件，构建包括索引及其代表的和弦或单音音符构成的midi音符字典。3.如权利要求2所述的基于midi和对抗生成网络的音频隐写方法，其特征在于，所述midi音符字典包括：其中，j∈{1,2，
…
，q}代表和弦或单音的索引；q代表和弦或单音的总数；n
tj
表示一组在和弦j中同时出现的音符号；n
tq
表示一组在和弦q中同时出现的音符号。4.如权利要求1所述的基于midi和对抗生成网络的音频隐写方法，其特征在于，所述采用对抗生成网络预先构建生成器网络、判决器网络以及提取器网络，包括：使用midi片段，基于对抗生成网络，对生成器网络、判决器网络以及提取器网络进行训练和测试；其中，判决器网络的训练过程中的目标函数为：其中：x
g
代表载体midi；x
r
代表载密midi；e[ ]代表期望；d（）代表判决器网络的输出；e[d（.）]代表输入样本与真实样本之间的差距，其中.代表输入样本；生成器网络的训练过程中的目标函数为：其中：λ代表0~1之间的一个小数；提取器网络的训练过程中的目标函数为：其中：mse代表均方误差，f
s
代表真实的秘密信息，f
s'
代表恢复出的秘密信息。5.如权利要求4所述的基于midi和对抗生成网络的音频隐写方法，其特征在于，所述载密midi是指：将生成器网络输出的midi音符字典的索引的归一化值通过以下公式转化为代表midi音符索引的整数ρ
m
；
其中：g
m
是输出，n
tq
表示一组在和弦q中同时出现的音符号；通过ρ
m
找到对应的单音或者和弦，使用music21中的python工具将多个ρ
m
组合合成载密midi。6.如权利要求1~5任一所述的基于midi和对抗生成网络的音频隐写方法，其特征在于，所述对秘密信息进行预处理，得到秘密信息所映射的浮点数，包括：对于一个二进制秘密信息s={s1,s2,s3,
…
，sn}，so∈{0,1}，o=1，2，3，
…
，n，其中n代表二进制比特流秘密信息的长度，每一位用so表示，其只能为0或1，转化方式如下：s101、将秘密信息分段，得到p段分段秘密信息；s102、计算p段分段秘密信息的p个映射区间；s103、在每个分段秘密信息所对应的映射区间中随机采样一个数作为所映射的浮点数。7.如权利要求6所述的基于midi和对抗生成网络的音频隐写方法，其特征在于，所述计算p段分段秘密信息的p个映射区间，包括：对于第i段秘密信息si，其相关映射区间[x
i
,y
i
]的计算公式如下：其中：σ代表上述的秘密信息分段后的比特数；δ代表秘密信息至浮点数映射区间的间距；sil表示秘密信息第i段秘密信息si中的第l个比特，|s|表示二进制秘密信息s的长度。8.一种基于midi和对抗生成网络的音频隐写系统，其特征在于，所述系统预先构建带有索引的midi音符字典，采用对抗生成网络预先构建生成器网络、判决器网络以及提取器网络，所述系统包括：预处理模块，用于对秘密信息进行预处理，得到秘密信息所映射的浮点数；加密模块，用于通过生成器网络对所述浮点数进行处理，输出midi音符字典的索引的归一化值作为载密信息；解密模块，用于通过提取器网络对载密信息进行解密。9.一种计算机可读存储介质，其特征在于，其存储用于基于midi和对抗生成网络的音频隐写的计算机程序，其中，所述计算机程序使得计算机执行如权利要求1~7任一所述的基于midi和对抗生成网络的音频隐写方法。
10.一种电子设备，其特征在于，包括：一个或多个处理器；存储器；以及一个或多个程序，其中所述一个或多个程序被存储在所述存储器中，并且被配置成由所述一个或多个处理器执行，所述程序包括用于执行如权利要求1~7任一所述的基于midi和对抗生成网络的音频隐写方法。

技术总结
本发明提供一种基于MIDI和对抗生成网络的音频隐写方法和系统，涉及音频处理技术领域。本发明预先构建带有索引的MIDI音符字典，采用对抗生成网络预先构建生成器网络和判决器网络，并根据生成器网络构建提取器网络，该方法包括：首先对秘密信息进行预处理，得到秘密信息所映射的浮点数；通过生成器网络对所述浮点数进行处理，输出MIDI音符字典的索引的归一化值作为载密信息；通过提取器网络对载密信息进行解密。本发明的生成式音频隐写方法，突破有载体隐写在不可感知性和抗隐写检测性的限制，将秘密信息转化为MIDI音频，从而提高载密音频的有效性安全性。密音频的有效性安全性。密音频的有效性安全性。


技术研发人员：张国富 史志远 苏兆品 岳峰 乔亚涛
受保护的技术使用者：合肥工业大学
技术研发日：2022.11.08
技术公布日：2022/12/6