[發明專利]一種基于ENF相關系數的監控視頻篡改盲檢測方法

有效

• 申請號: 201410129627.7
• 申請日: 2014-03-31
• 公開（公告）號: CN103905816A
• 公開（公告）日: 2014-07-02
• 發明（設計）人: 胡永健;王宇飛;劉琲貝;韋崗
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: H04N17/00
• 分類號: H04N17/00;H04N19/80;H04N19/89
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司 44245
• 代理人: 蔡茂略

技術領域

本發明涉及一種數字視頻的取證技術，特別涉及一種基于ENF相關系數的監控視頻篡改盲檢測方法。

背景技術

在當今社會當中，數字監控視頻被廣泛地應用于多個方面，包括安全保障、新聞媒體、法律證據等，涉及到社會生活的各個方面，與國防安全，社會穩定有著重要的聯系。正因為數字監控視頻具有上述的重要作用，保證其真實可靠性變得尤為關鍵。隨著科技的進步，視頻編輯軟件越發普及，對監控視頻的篡改變得越發容易。如果經篡改的監控視頻被用于前述的安保、新聞、法律等用途，將會導致嚴重的結果，造成各種不良的社會影響。因此，監控視頻的篡改檢測方法具有重要的研究意義與迫切的實際需求。

目前的數字監控視頻篡改檢測方法多數是借助嵌入數字水印來進行的主動檢測。基于數字水印的檢測方法在較早之前就被提出，之后一直是國內外學者的研究熱點。2013年7月，國內學者劉立冬等人在《計算機應用》中發表論文《基于H.264壓縮域的視頻盲水印算法；2013年12月，國外學者Khalilian等人在期刊IEEE?Transactions?on?Image?Processing中發表論文《Video?Watermarking?With?Empirical?PCA-Based?Decoding》。類似的介紹基于數字水印的檢測算法的論文在國內外學術期刊及會議上十分常見。這一類檢測方法需要在拍攝監控視頻時同步向其中嵌入脆弱或半脆弱數字水印，在檢測時通過提取水印與原始水印匹配達到檢測篡改的目的。然而，這一類算法對于沒有事先嵌入數字水印的視頻是不能進行有效檢測的。而在實際應用中，絕大部分監控視頻是沒有同步嵌入數字水印的，這意味著基于數字水印的檢測算法對于大部分監控視頻是無效的。

為了提高監控視頻檢測算法的靈活性，采用不需事先嵌入水印的盲檢測方法是較好的選擇。然而，由于技術難度較大，此類算法的研究成果極為有限。國外學者Farid等人在ACM會議以及IEEE期刊上發表論文提出了幾種數字視頻盲檢測算法。然而，受到視頻編碼格式或視頻內容的限制，目前的幾種盲檢測算法對于監控視頻的篡改檢測效果并不理想。

近年來，利用電網頻率（Electric?Network?Frequency,ENF）進行數字多媒體取證的方法逐漸受到學者的重視，尤其是在音頻取證領域。2013年9月Garg等學者在IEEE?Transactions?on?Information?Forensics?and?Security上發表論文《SeeingENF:Power-Signature-Based?Timestamp?for?Digital?Multimedia?via?Optical?Sensing?and?Signal?Processing》，提出了在視頻中提取ENF信號的方法，為將ENF信號應用于視頻取證領域奠定了技術基礎。ENF信號對視頻壓縮等處理具有良好的魯棒性，十分適合于檢測利用市電供電，通常在靜止位置進行拍攝的視頻監控系統所拍攝的監控視頻。然而，由于監控視頻的幀率普遍不高，其中ENF信號的數據量不足，難以用于盲檢測。雖然Garg等在上述論文中提出可同時提取電源的ENF信號，將其與從視頻中提取的ENF信號進行比對來實現檢測，但這樣的方法與前述基于水印嵌入的方法一樣都不屬于盲檢測算法，在實際應用中受到較大限制。迄今為止，利用ENF來進行數字監控視頻篡改盲檢測的方法尚未見報道。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術的缺點與不足，提供一種基于ENF相關系數的監控視頻篡改盲檢測方法，該方法有效地克服了現有監控視頻篡改檢測方法的靈活性不足，應用范圍受限，檢測效果不佳等缺點。

本發明的目的通過下述技術方案實現：一種基于ENF相關系數的監控視頻篡改盲檢測方法，其主要步驟如下：

步驟1、用戶選擇待檢測的可疑監控視頻，根據視頻的信息確定視頻幀率f_s、視頻幀數N以及拍攝地區確定電網頻率f₀；

步驟2、將視頻的各個幀均劃分為4×4的子塊b_i,j，其中，i=1,2,...,N，為幀序號，j=1,2,...,M，為幀內塊序號，M為各幀可劃分子塊的數量；對各子塊計算其像素亮度分量的平均值y_i,j，對處于各幀相同位置的子塊，找出亮度均值的最大值和最小值計算最大值與最小值的差值若d_j小于設定的閾值T_s，則認為該位置的子塊是靜止子塊；所有所述靜止子塊組成靜止區域，計算各個幀的靜止區域的像素亮度平均值得到一個含有N個元素的亮度均值向量