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複数の電子透かしを用いた音声による記録データの改ざん検知システムに関する研究

研究課題

研究課題/領域番号 20K11796
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
審査区分 小区分60060:情報ネットワーク関連
研究機関北九州市立大学

研究代表者

上原 聡  北九州市立大学, 国際環境工学部, 教授 (90213389)

研究分担者 野上 保之  岡山大学, 自然科学研究科, 教授 (60314655)
荒木 俊輔  九州工業大学, 大学院情報工学研究院, 准教授 (20332851)
研究期間 (年度) 2020-04-01 – 2023-03-31
研究課題ステータス 完了 (2022年度)
配分額 *注記
4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2022年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2021年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2020年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
キーワード音声電子透かし / 改ざん検知 / オクターブ類似性 / エコー拡散法 / 整数上のロジスティック写像 / ハッシュ関数 / 乱数抽出のタイミング / 透かし埋め込みのリアルタイム性 / 2つのロジスティック写像 / 透かし情報 / 演算精度とコントロールパラメータ / 2つの写像値の部分置換 / 特定周波数の位相を用いた電子透かし / 整数上のピースワイズ・ロジスティック写像 / 部分系列に対するカオス尺度 / Cascaded NTU系列 / リングオシレータを用いた小規模な物理乱数生成回路 / 音声の電子透かし / 擬似乱数
研究開始時の研究の概要

会議等の会話内容を記録データ(音声データ)として録音する際に秘密情報を加えることで、記録内容の一部または全体が編集・加工されていないことを保証する。変更された場合には秘密情報を用いてその箇所を容易に特定できるシステムを構築する。
そこでは、予測されにくい秘密情報を生成、音声データから正しい秘密情報の取り出しを困難にする埋め込み処理、変更箇所を正確に検出する処理について検討する。

研究成果の概要

本研究課題では、録音と同時に透かし埋め込みを行うことを重視し、誤検出(改ざんが無い部分を誤って検出する場合と改ざんがある部分を検出できない場合)の割合を減らすことを目標とした。
オクターブ類似性を用いた透かし埋め込みの際、一度の処理で特定周波数の信号成分を0にすることができたため録音時の透かし埋め込みが可能になった。また、エコー拡散法による透かし埋め込みをオクターブ類似性による埋め込み前に適用することで検出率が高くなることを示した。さらに計算コストとメモリへの負荷が少なく予測や解読が困難な乱数生成法を示し、その評価を行なった。乱数抽出では、タイミングを操作することで乱数列の予測をより困難にした。

研究成果の学術的意義や社会的意義

ICレコーダ等による会議内容の録音や遺言書を音声で残すことを考えると、改ざんされていない音声データであることを保証する必要がある。さらに、その音声を発した人を特定可能な音質であることも重要な要件となる。
録音時の音声データに本システムを適用した透かし入り音声データは、誤差1秒以内で95%以上の改ざん箇所の特定を実現している。また、本システムによる改ざん検知では、検知対象以外の音声データが不要であることも特徴の一つとなる。

報告書

(4件)
  • 2022 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2021 実施状況報告書
  • 2020 実施状況報告書
  • 研究成果

    (22件)

すべて 2022 2021 2020 その他

すべて 学会発表 (21件) (うち国際学会 6件) 備考 (1件)

  • [学会発表] A study on parameters of piecewise logistic map over large integers and processing time2022

    • 著者名/発表者名
      R. Inoue, T. Miyazaki, S. Uehara, S. Araki and Y. Nogami
    • 学会等名
      2022 Intern. Conference. on Consumer Electronics - Beitou (ICCE-TW)
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] A study on a DDH-based keyed homomorphic encryption suitable to machine learning in the cloud2022

    • 著者名/発表者名
      T. Tsuruta; S Araki; T. Miyazaki; S. Uehara; and K. Kakizaki
    • 学会等名
      2022 Intern. Conference. on Consumer Electronics - Beitou (ICCE-TW)
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 整数上のPLMを用いた擬似乱数系列の4 つのパラメータに対する乱数性の一考察2022

    • 著者名/発表者名
      井上 凌, 宮崎 武, 荒木 俊輔, 上原 聡
    • 学会等名
      第8回有限体理論とその擬似乱数系列生成への応用ワークショップ
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] 2つの整数上のロジスティック写像を用いたバランスの良い擬似乱数生成法に関する一考察2022

    • 著者名/発表者名
      藤井 博希,上原 聡,宮崎 武,荒木 俊輔, 日下 卓也,野上 保之
    • 学会等名
      第45回情報理論とその応用シンポジウム (SITA2022)
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] イーサリアムネームサービスのフルノード問題に対する一考察2022

    • 著者名/発表者名
      彭士 誠, 荒木 俊輔, 硴崎 賢一
    • 学会等名
      第45回情報理論とその応用シンポジウム (SITA2022)
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] 暗号化処理を制約する演算鍵付き準同型暗号2022

    • 著者名/発表者名
      鶴田 拓矢, 荒木 俊輔, 宮崎 武, 原 聡, 硴崎 賢一
    • 学会等名
      2023年暗号と情報セキュリティ・シンポジウム (SCIS2023)
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] 穴掘り法による迷路を用いた擬似乱数生成における迷路サイズと種類数に関する一考察2022

    • 著者名/発表者名
      宮崎 武, 荒木 俊輔, 上原 聡
    • 学会等名
      2023年暗号と情報セキュリティ・シンポジウム (SCIS2023)
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] 線形合同法における周期性とニューラルネットワークによる予測精度に関する考察2022

    • 著者名/発表者名
      野口 亮祐, 荒木 俊輔, 宮崎 武, 上原 聡, 硴崎 賢一
    • 学会等名
      2023年暗号と情報セキュリティ・シンポジウム (SCIS2023)
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] ブロックチェーンを用いた情報管理における個人データ保護に関する考察2022

    • 著者名/発表者名
      山下 純一, 荒木 俊輔, 硴崎 賢一
    • 学会等名
      2023年暗号と情報セキュリティ・シンポジウム (SCIS2023)
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] A study on control parameter and output sequence of the logistic map over integers for pseudorandom number generation2021

    • 著者名/発表者名
      Gen Osono, Shunsuke Araki, Takeru Miyazaki, Satoshi Uehara, Ken'ichi Kakizaki
    • 学会等名
      2021 IEEE International Conference on Consumer Electronics-Taiwan (ICCE-TW)
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] A study on digital watermarks for audio signals using phase of frequency signals in addition to the other methods2021

    • 著者名/発表者名
      Kako Takahashi, Takeru Miyazaki, Shunsuke Araki, Satoshi Uehara, Yasuyuki Nogami
    • 学会等名
      2021 IEEE International Conference on Consumer Electronics-Taiwan (ICCE-TW)
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] A study on relationship between period and number of divisions in piecewise logistic map over integers2021

    • 著者名/発表者名
      Sota Eguchi, Takeru Miyazaki, Satoshi Uehara, Shunsuke Araki, Yasuyuki Nogam
    • 学会等名
      2021 IEEE International Conference on Consumer Electronics-Taiwan (ICCE-TW)
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Xorshift のパラメータと生成系列の周期の関係についての一考察2021

    • 著者名/発表者名
      谷口 巧実, 宮崎 武, 荒木 俊輔, 上原 聡
    • 学会等名
      第7回有限体理論とその擬似乱数系列生成への応用ワークショップ
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] 2つのロジスティック写像を用いた32bit演算精度の乱数生成器に関する一考察2021

    • 著者名/発表者名
      角井 敦志, 宮崎 武, 荒木 俊輔, 上原 聡
    • 学会等名
      第7回有限体理論とその擬似乱数系列生成への応用ワークショップ
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] 整数上のPiecewise Logistic Mapにおける分割数と系列の種類数2021

    • 著者名/発表者名
      宮崎 武, 荒木 俊輔, 上原 聡
    • 学会等名
      第7回有限体理論とその擬似乱数系列生成への応用ワークショップ
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] 整数上のロジスティック写像による擬似乱数生成器における部分系列カオス尺度を用いた乱数性の改善法2021

    • 著者名/発表者名
      宮崎 武、荒木 俊輔、上原 聡、野上 保之
    • 学会等名
      日本応用数理学会2021年研究部会連合発表会
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [学会発表] A study on randomness of sequences obtained from piecewise logistic map over integers2020

    • 著者名/発表者名
      S. Eguchi, T. Miyazaki, S. Araki, S. Uehara, and Y. Nogami
    • 学会等名
      2020 Intern. Symp. on Inform. Theory and Its Applications
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Cascaded NTU 系列の線形複雑度に関する考察2020

    • 著者名/発表者名
      多田羅 友也, 小寺 雄太, 日下 卓也, 野上 保之
    • 学会等名
      第6回有限体理論とその擬似乱数系列生成への応用ワークショップ
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [学会発表] 暗号向け乱数生成における非線形フィルタの設計に関する考察2020

    • 著者名/発表者名
      高谷 つぐみ, 小寺 雄太, 野上 保之
    • 学会等名
      第6回有限体理論とその擬似乱数系列生成への応用ワークショップ
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [学会発表] リングオシレータを用いた小規模な物理乱数生成回路の設計及び乱数性評価2020

    • 著者名/発表者名
      佐藤 陵一,小寺 雄太,野上 保之
    • 学会等名
      第6回有限体理論とその擬似乱数系列生成への応用ワークショップ
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [学会発表] 幾つかの系列に対する周期探索法と,素体上のロジスティック写像の逆写像演算について2020

    • 著者名/発表者名
      宮崎 武, 荒木 俊輔, 上原 聡
    • 学会等名
      第6回有限体理論とその擬似乱数系列生成への応用ワークショップ
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [備考] 北九州市立大学 教員紹介

    • URL

      https://www.kitakyu-u.ac.jp/env/faculty/d-media/introduction/satoshi-uehara.html

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書

URL: 

公開日: 2020-04-28   更新日: 2024-01-30  

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