[發明專利]基于量化DCT系數的視頻單幀復制粘貼篡改檢測方法

有效

• 申請號: 201610048120.8
• 申請日: 2016-01-25
• 公開（公告）號: CN105657435B
• 公開（公告）日: 2019-04-05
• 發明（設計）人: 黃添強;林晶
• 申請（專利權）人: 福建師范大學
• 主分類號: H04N19/625
• 分類號: H04N19/625;H04N19/89;H04N19/61
• 代理公司: 福州君誠知識產權代理有限公司 35211
• 代理人: 戴雨君

本發明涉及一種電子取證技術領域，特征在于，該方法適用于視頻單幀連續多次復制粘貼篡改類型的檢測。采用的技術方案如下：首先，將視頻轉換為圖像，采用量化后的DCT系數作為視頻幀圖像特征向量，通過計算Bhattacharyya系數來衡量相鄰幀的幀間相似度，再設定閾值來判斷幀間相似度是否異常，根據出現相似度異常的幀是否連續，以及連續出現的幀數來判斷視頻是否經過篡改，并定位篡改位置。該方法對不同場景的視頻都能檢測，與具體視頻內容沒有關系，并且能準確定位篡改位置，檢測結果正確率高。

技術領域：

本發明涉及一種電子取證技術領域，具體針對視頻單幀復制粘貼篡改方式

背景技術：

隨著多媒體技術的發展，視頻編輯軟件的不斷更新，人們可以根據需要更加輕易地編輯視頻，修改視頻內容，達到更好的視覺效果。然而，技術進步方便人類的同時，也帶來了不利影響。如果不法分子利用軟件惡意篡改視頻毀滅證據、修改視頻內容，被惡意篡改的視頻經過網絡傳播，在一定程度上會影響社會的穩定，因此，視頻篡改檢測技術的研究目前已是信息安全的一項重要課題。

復制-粘貼類型的篡改方式是一種常見的視頻篡改手段，可以分為：時域復制粘貼和空域復制粘貼。空域復制粘貼篡改，其實質和單幅圖像的復制-粘貼篡改類似，將視頻幀內的區域對象復制到該幀的其它位置或復制到其它幀中以達到隱藏對象的篡改目的；而時域復制-粘貼篡改則是以幀為單位的復制粘貼，使得視頻中的部分場景被替換或隱藏。時域復制粘貼篡改的方式通常是復制一段連續多幀的視頻子序列到視頻中。現有的研究針對這種篡改方式提出了檢測方法。基于時空相關性矩陣來檢測復制-粘貼視頻，首先將視頻幀序列分為重疊的多個短子序列，計算各個短子序列在時間上和空間上的相關性矩陣，然后利用相關性矩陣來檢測。這種劃分為子序列的方法使得算法對靜止視頻或運動相對緩慢的視頻檢測效果不佳。基于結構相似度來檢測時間域上視頻幀復制-粘貼的篡改，算法將視頻幀序列劃分為多個重疊的子序列，利用結構相似性理論來度量視頻幀間的相似性，最后通過時間域上子序列間的匹配策略尋找出存在復制關系的子序列對，合并子序列對并定位出視頻中復制片段的具體位置。算法檢測的原理是基于時間域上子序列間的匹配策略，對單幀模式的復制粘貼篡改失效。

發明內容：

為了克服現有的視頻時域復制粘貼篡改檢測方法無法正確檢測單幀復制粘貼篡改的不足,本發明提出了一種基于量化DCT系數的視頻單幀復制粘貼篡改檢測算法。它適用于視頻單幀連續多次復制粘貼篡改，根據人眼視覺感知的特性，單幀篡改操作一次在視覺上對視頻的影響非常小，可以忽略不計，因此單幀操作若想達到篡改目的，必須進行連續多次復制粘貼。這種篡改方式是指篡改者復制原始視頻中的某一幀進行連續多次粘貼插入到原始視頻序列中或替換原始視頻中的某些幀，使得原始視頻中的部分場景被替換或被推遲/提前發生，同時又不影響視頻的連續性；這種篡改方式不僅能改變視頻內容，而且用人眼不能直接觀察出；但目前已有的視頻幀間復制粘貼篡改檢測方法都是適用于連續多幀的視頻子序列復制粘貼篡改，因此針對視頻單幀復制粘貼篡改方式的檢測是非常必要的。首先，將視頻轉換為圖像，采用量化后的DCT系數作為視頻幀圖像特征向量，并通過計算Bhattacharyya系數來衡量相鄰幀的幀間相似度，再設定閾值來判斷幀間相似度是否有異常，最后根據出現相似度異常的幀是否連續，以及連續出現的幀數來判斷視頻是否經過篡改，并定位篡改位置。

為實現本發明的目的采用的技術方案如下：

第一步，將待測視頻轉化為幀序列圖像，并將轉換后的幀圖像灰度化，減少計算量。

第二步，提取每幀圖像特征向量。將每幀圖像分割成若干子塊，子塊總數為N_all，子塊大小為block_size。用子塊左上角的像素坐標(i,j)標識該子塊位置。然后，對圖像中的每個子塊進行DCT變換。經過DCT變換后可以得到一個與圖像子塊大小一致的DCT系數矩陣，矩陣反映了對應的圖像子塊的信息。變換后的數據能量非常集中，一般只有左上角的數值是非零的，并且由于得到的DCT系數矩陣維數較高，不便于后續計算。因此接下來提取DCT系數矩陣的左上角8×8個系數矩陣進行量化，達到降維的目的。