一种基于块效应的双重压缩视频篡改检测方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及的是一种双重压缩视频篡改检测方法，具体是一种基于块效应的双重 压缩视频篡改检测方法。
【背景技术】
[0002] 在新的多媒体时代中，网上的简易视频编辑软件近乎于泛滥，这导致现有的视频 内容的完整性与安全性遭受威胁。如今的视频被作为司法证据的一种，如果有不法分子掌 握了篡改技术并对证据视频加以篡改以达到逃避司法处置或者嫁祸他人等不法目的，将对 公正司法以及社会治安带来恶劣影响。因此，视频篡改被动检测应运而生，并在国内外掀起 了研宄热潮。双重压缩视频检测属于被动检测的一种，为检测帧删除以及帧插入操作带来 的视频篡改提供了新思路。
[0003] 目前双重压缩检测可以被分为三大类：基于数学模型的检测，基于DCT(Discrete CosineTransform)系数的检测和基于GOP(groupofpictures)结构的检测。基于数学模 型的检测，依靠了如高斯噪声分布，马尔可夫统计等数学模型对DCT系数曲线的一个匹配， 该方式需要一定的数学知识来操作。基于DCT系数的检测，针对量化后得到的DCT系数矩 阵统计其内部存在的某种规律，如AC系数首位数字的概率分布，DCT系数直方图呈现凸函 数特性等来进行检测，但是对于两次压缩的量化参数设定有一定的约束条件。而基于G0P 结构的检测，从G0P结构的改变导致视频某些特性的变化来检测，如通过检测篡改后的运 动误差估计存在某种周期性来检测等，该方法易于理解，但是缺少一个最后鉴定检测结果 的标准，往往需要肉眼来判断。
【发明内容】
[0004] 针对上述现有技术中存在的技术问题，本发明提出一种基于块效应的双重压缩视 频篡改检测方法。该方法基于由块编码所引起的视频呈现的块状模糊在不同的篡改情况下 所引起的块效应强度的不同来进行检测，能够检测压缩方式更多样的篡改视频，并为双重 压缩视频检测提供了有效的新方法。
[0005] 为达到上述目的，本发明所采用的技术方案如下：
[0006] 一种基于块效应的双重压缩视频篡改检测方法，包括如下步骤：
[0007] 步骤1 :对待测视频作灰度处理并提取一次块效应特征；
[0008] 步骤2 :对待测视频选择不同的二次压缩参数进行压缩，以得到多个压缩后的视 频；
[0009] 步骤3 :对压缩后的视频再次提取块效应特征，并构造特征向量；
[0010] 步骤4 :对特征向量进行计算拟合；
[0011] 步骤5 :将得到的拟合结果与拟合阈值比对以进行检测。
[0012] 根据步骤1，所述的块效应特征基于块编码方式编码后产生的块效应现象，并且块 效应特征体现在块边界的多个像素点值的跳跃性与块中心的多个像素点值的跳跃性的差 异。
[0013] 计算差异的方式，具体包括如下步骤：
[0014] 步骤1. 1 :计算块中心与块边界的多个像素点值的跳跃性；
[0015] 步骤1. 2 :统计满足块边界像素点值的跳跃性大于块中心像素点值的跳跃性的块 个数；
[0016] 步骤1. 3 :满足块效应条件的块的个数占所有块的比例即为块效应特征值。
[0017] 步骤2中，所述的不同的二次压缩参数可以选择与一次压缩相同的量化因子，并 且做删去帧数不同的删帧压缩，包括不去帧压缩，去首帧压缩，去头两帧压缩。
[0018] 在步骤1. 1中，计算块中心与块边界的像素点值的跳跃性的方法如下：
[0019] 引入中间变量Zl，Z2,以表示像素点跳跃性，计算过程如下：（对任意小块N，设小 块左上角像素点坐标为（1，1)，右下角像素点坐标为（8,8))
[0020]lx=|(N(4,4)*N(5；5))-(N(4；5)*N(5；4))
[0021] Z2= |(N(7,7)*N(8,8))-(N(8,7)*N(7,8)) |
[0022] 式中，N(4,4)，N(4,5)，Ntt,4)，N(5,5)为块中心的像素点值，Na,7)，Nte,7)，Na,8)，Nte,s 为块 边界的像素点值，表块中心的像素点跳跃性，Z2代表块边界的像素点跳跃性。
[0023] 步骤3中，所述的特征向量为全部二次压缩后的视频块效应特征的集合。对恰好 完成一个从删去视频某帧到删去视频从某帧开始的一个GOP(groupofpictures)结构组 的二次压缩视频进行整合，提取其块效应特征，组成一组特征向量，根据不同的删除首帧， 分为多组特征向量。
[0024] 步骤4中，所述的计算拟合，即利用下面的公式计算：
【主权项】
1. 一种基于块效应的双重压缩视频篡改检测方法，其特征在于，使用块效应作为特征 以进行篡改检测，包括如下步骤： 步骤1 :对待测视频作灰度处理并提取一次块效应特征； 步骤2 :对待测视频选择不同的二次压缩参数进行压缩，以得到多个压缩后的视频； 步骤3 :对压缩后的视频再提取一次块效应特征，并构造特征向量； 步骤4 :对特征向量进行计算拟合； 步骤5 :将得到的拟合结果与拟合阈值比对以进行检测。
2. 根据权利要求1所述的基于块效应的双重压缩视频篡改检测方法，其特征在于，在 步骤1中，所述的块效应特征具体包括： 特征A :基于块编码方式编码后产生的块效应现象； 特征B :块效应特征体现在块边界的多个像素点值的跳跃性与块中心的多个像素点值 的跳跃性的差异。
3. 根据权利要求2所述的基于块效应的双重压缩视频篡改检测方法，其特征在于，所 述差异主要由如下形式表述： 步骤1. 1 :计算块中心与块边界的多个像素点值的跳跃性； 步骤1. 2 :统计满足块边界像素点值的跳跃性大于块中心像素点值的跳跃性的块个 数； 步骤1. 3 :满足块效应条件的块的个数占所有块的比例即为块效应特征值。
4. 根据权利要求3所述的基于块效应的双重压缩视频篡改检测方法，其特征在于，在 步骤1. 1中，计算块中心与块边界的像素点值的跳跃性的方法如下： 引入中间变量Z1，Z2,以表示像素点跳跃性，计算过程如下：对任意小块N，设小块左上 角像素点坐标为（1，1)，右下角像素点坐标为（8,8)， Zi= I (N (4,4)*n(5,5))-(n(4, 5)*n(5,4)) 一 I (N (7, 7)*N(8,8；j) _ (N(8,7)*N(7,8)) 式中， N(4,4)，N(4,5)，N(5,4)，N(5,5) 为块中心的像素点值，N (7,7) ? N(8t7) ? N(7t8) ? N(8t8) 为块边界的 像素点值，Z1R表块中心的像素点跳跃性，Z 2代表块边界的像素点跳跃性。
5. 根据权利要求1所述的基于块效应的双重压缩视频篡改检测方法，其特征在于，在 步骤2中，所述的不同的二次压缩参数包括特征如下： 特征A :二次压缩选择与一次压缩相同的量化因子； 特征B :做删去帧数不同的删帧压缩。
6. 根据权利要求5所述的基于块效应的双重压缩视频篡改检测方法，其特征在于，特 征B包括不去帧压缩，去首帧压缩，去头两帧压缩。
7. 根据权利要求1所述的基于块效应的双重压缩视频篡改检测方法，其特征在于，在 步骤3中，所述的特征向量具体为： 全部二次压缩后的视频块效应特征的集合，对恰好完成一个从删去视频某帧到删去视 频从某帧开始的一个GOP结构组的二次压缩视频进行整合，提取其块效应特征，组成一组 特征向量，根据不同的删除首帧，分为多组特征向量。
8. 根据权利要求1所述的基于块效应的双重压缩视频篡改检测方法，其特征在于，在 步骤4中，所述的计算拟合，利用下面的公式计算：
式中，Ai表示二次压缩不去帧的视频的块效应特征向量，B ^表示二次压缩去除了第k 帧的视频的块效应特征向量，Ck为得到的拟合值。
9.根据权利要求8所述的基于块效应的双重压缩视频篡改检测方法，其特征在于，在 步骤5中，所述的拟合阈值，利用下面的公式计算，设视频的GOP结构的长度为N，从某一帧 起到下一帧前的长度为M :
式中，Xu为不去帧视频的特征向量的若干子集，C 为根据步骤4中的计算拟合过程得 到的拟合值，C为拟合阈值。
【专利摘要】本发明公开一种基于块效应的双重压缩视频篡改检测方法，使用块效应作为特征以进行篡改检测,包括如下步骤：步骤1：对待测视频作灰度处理并提取一次块效应特征；步骤2：对待测视频选择不同的二次压缩参数进行压缩，以得到多个压缩后的视频；步骤3：提取压缩后的视频的块效应特征，并构造特征向量；步骤4：对特征向量进行计算拟合；步骤5：将得到的拟合结果与拟合阈值比对以进行检测。本发明所提供的检测方法，采用块效应特征，能够检测压缩方式更多样的篡改视频，并为双重压缩视频检测提供了有效的新方法。
【IPC分类】H04N19-86, H04N19-89
【公开号】CN104539975
【申请号】CN201410728786
【发明人】蒋兴浩, 孙锬锋, 蒋卓彦, 陈洁远
【申请人】上海交通大学
【公开日】2015年4月22日
【申请日】2014年12月3日