[發明專利]一種基于時域感知哈希的視頻篡改檢測方法和裝置

在審

• 申請號: 201410039300.0
• 申請日: 2014-01-27
• 公開（公告）號: CN103747254A
• 公開（公告）日: 2014-04-23
• 發明（設計）人: 文振焜
• 申請（專利權）人: 深圳大學
• 主分類號: H04N19/154
• 分類號: H04N19/154;H04N19/142;H04N19/176;H04N19/94
• 代理公司: 深圳市君勝知識產權代理事務所 44268
• 代理人: 王永文;劉文求

技術領域

本發明涉及視頻檢測領域，尤其涉及的是一種基于時域感知哈希的視頻篡改檢測方法和裝置。

背景技術

隨著數字多媒體技術的飛速發展，視頻媒體應用逐漸占據了網絡多媒體應用中的主要份額。面對極度膨脹的信息量和越來越多的使用方式，視頻信息安全問題和大規模視頻文件庫的管理問題日益突出，成為制約多媒體技術以及相關學科發展的一大瓶頸，如何對視頻信息進行版權保護，如何對篡改的視頻進行準確、快速的篡改檢測與定位，如何從海量的視頻數據中檢測到可疑的視頻內容，這些均是迫切需要解決的問題。同時，當今對于視頻處理缺少人眼感知因素的加入，制約各種有效方法的形成，這些也成為亟待解決的關鍵問題。

為解決上述問題，國內外研究人員展開了深入的探討，提出了視頻數字簽名和視頻指紋等內容標識技術。國內外研究人員展開了深入的探討，提出了視頻數字簽名和視頻指紋等內容標識技術。然而，多年來的研究雖然已取得一定的進展，但是仍然無法有效滿足視頻應用的需要，原因主要在于兩點：第一，由于視頻結構信息，無法準確捕捉豐富的視頻特征；第二，視頻數據量巨大，無法準確區分在傳輸或存儲過程中出現的視頻內容保持操作與內容非法篡改操作。

國內視頻內容檢測與篡改定位研究相對分離，主要表現為拷貝檢測與篡改檢測。在前者中，研究者們重點關注視頻特征提取方法，而且以幀為單位的提取與匹配方法占據了主導地位，通過視頻特征的相似度計算達到對具有相似或者相同內容的視頻檢測。檢測算法復雜度較高且對于視頻特征的結構組織形式討論較少。篡改檢測中，以模式噪聲為主的檢測方法成為研究熱點，該方法雖然對于是否進行篡改的檢測較為準確，但是由于需要原始攝像機才能進行計算，具有天然的不足，并且對定位技術研究不深。通過嵌入水印的方式對篡改進行定位成為討論熱點，然而由于其需要嚴格控制水印的嵌入方式與嵌入規模，定位精度亦較低。其他方法多數實現篡改模糊定位或者側重于篡改檢測，定位技術涉及甚少。

而國外文獻中的算法對于特征提取方法以基本的信號變換方法居多：如傅里葉變換、DCT變換、奇異值分解、小波變換等。DCT變換和傅里葉分析揭示了時域與頻域之間的內在聯系，反映了整個時間范圍內的“全部”頻譜成分，雖然具有很強的頻域局域化能力，但并不具有時間局域化能力；信號變換技術無法有效體現人類感知特性，且時間復雜度、空間復雜度較高，針對海量的視頻數據信息，難以起到有價值的實際應用。對于視頻的篡改檢測與定位，多數算法是通過視頻幀的逐一匹配策略，利用海明距離，JND等手段計算特征之間的相似度，算法的時間復雜度、空間復雜度更高，計算起來既耗時、又耗力，難以實現大數據量視頻處理的有效應用。

因此，現有技術還有待于改進和發展。

發明內容

本發明要解決的技術問題在于，針對現有技術的上述缺陷，提供一種基于時域感知哈希的視頻篡改檢測方法和裝置，旨在解決現有技術中視頻篡改檢測復雜、檢測速度慢及準確率不高問題。

本發明解決技術問題所采用的技術方案如下：

一種基于時域感知哈希的視頻篡改檢測方法，其中，包括以下步驟：

A、對待檢視頻的每一幀圖像進行同樣的隨機分塊；以每一幀為單位計算各個分塊的亮度均值，統計各個分塊在時域通道上的亮度均值變化情況，形成待檢視頻的時域特征矩陣；

B、對時域特征矩陣進行量化，得到對應的哈希序列；

C、提取相同視頻長度的原始視頻的時域特征矩陣，并量化得到對應的哈希序列；根據待檢視頻和原始視頻的哈希序列計算待檢視頻和原始視頻的時域特征距離；

D、將所述時域特征距離與一設定的閾值進行比較，當所述時域特征距離小于所述閾值時，則待檢視頻沒有被篡改；反之，則被篡改。

所述的基于時域感知哈希的視頻篡改檢測方法，其中，所述步驟A具體包括：

A1、對待檢視頻的每一幀圖像進行同樣的隨機分塊，在每一幀圖像上隨機產生多個矩形塊，并對各個矩形塊依次進行編號，其中，各個矩形塊互相交疊，各個矩形塊的大小隨機產生；?

A2、計算每一幀圖像上相應的各個矩形塊的亮度均值；

A3、將亮度均值形成對應的時域特征矩陣；每一行代表一個分塊時域通道。

所述的基于時域感知哈希的視頻篡改檢測方法，其中，所述步驟B具體包括：