靜止攝像頭拍攝的運(yùn)動(dòng)目標(biāo)被移除視頻時(shí)域篡改檢測(cè)方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明涉及一種電子取證【技術(shù)領(lǐng)域】，具體針對(duì)靜止攝像頭所拍攝的運(yùn)動(dòng)目標(biāo)被移除的時(shí)域視頻篡改檢測(cè)方式。采用的技術(shù)方案如下：將待檢測(cè)視頻轉(zhuǎn)換為圖像序列，并對(duì)轉(zhuǎn)換后的每幀圖像進(jìn)行灰度變換，減少存儲(chǔ)空間和計(jì)算量，設(shè)圖像灰度化后大小為m×n；對(duì)圖像灰度化后大小為m×n的每幀圖像進(jìn)行DCT變換，采用Z型掃描方式，得到一個(gè)長(zhǎng)度為m×n的一維數(shù)組并按能量遞減的方式排列；計(jì)算每幀圖像的低高頻能量比和頻域熵；計(jì)算每幀圖像的能量可疑度，畫(huà)出能量可疑度曲線(xiàn)，判定第k幀到第h幀是否為時(shí)域上的篡改圖像序列。該方法適用于任意格式視頻，不僅能定位時(shí)域上的篡改位置，而且大幅提高了檢測(cè)效率和準(zhǔn)確率。
【專(zhuān)利說(shuō)明】靜止攝像頭拍攝的運(yùn)動(dòng)目標(biāo)被移除視頻時(shí)域篡改檢測(cè)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種電子取證【技術(shù)領(lǐng)域】，具體針對(duì)靜止攝像頭拍攝的運(yùn)動(dòng)目標(biāo)被移除視頻時(shí)域篡改檢測(cè)方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著多媒體技術(shù)的不斷發(fā)展，視頻編輯軟件的廣泛運(yùn)用，人們可以利用各種視頻編輯軟件對(duì)已有視頻進(jìn)行篡改，在這些篡改中，有些給人們的生活帶來(lái)了娛樂(lè)，但也存在很大一部分給社會(huì)帶來(lái)了危害，使人們對(duì)數(shù)字視頻的真實(shí)性產(chǎn)生懷疑，因此，視頻篡改檢測(cè)技術(shù)已成為當(dāng)今信息社會(huì)的一項(xiàng)重要研究課題。目前已有的檢測(cè)方法都是針對(duì)特定的篡改方式進(jìn)行認(rèn)證，本文針對(duì)運(yùn)動(dòng)目標(biāo)摳除的篡改手段提出一種有效的視頻篡改檢測(cè)方法。
[0003]數(shù)字多媒體取證技術(shù)主要是對(duì)數(shù)字多媒體信息進(jìn)行真實(shí)性、原始性的分析，目前，對(duì)該項(xiàng)技術(shù)的研究更多地集中在數(shù)字圖像方面，數(shù)字視頻被動(dòng)取證技術(shù)因其自身技術(shù)體系的復(fù)雜性發(fā)展遠(yuǎn)滯后于數(shù)字圖像被動(dòng)取證技術(shù)，國(guó)內(nèi)外對(duì)數(shù)字視頻篡改進(jìn)行檢測(cè)的方法并不多。數(shù)字視頻篡改檢測(cè)的研究主要分兩類(lèi)，一類(lèi)是主動(dòng)認(rèn)證，如中山大學(xué)深圳研究院發(fā)明的一項(xiàng)基于壓縮傳感半脆弱水印的視頻篡改檢測(cè)專(zhuān)利，主動(dòng)認(rèn)證技術(shù)是在被保護(hù)的數(shù)字視頻中嵌入水印或數(shù)字簽名等不易感知的特定信號(hào)，篡改操作會(huì)破壞這些信號(hào)，通過(guò)檢測(cè)信號(hào)的完整性、信號(hào)的破壞位置和破壞程度來(lái)判斷視頻是否被篡改、篡改的位置和篡改類(lèi)型。但主動(dòng)認(rèn)證存在局限性，許多成像設(shè)備不具有嵌入水印等信號(hào)的功能，且嵌入的信號(hào)很難保證能不被輕易除去或者重新嵌入。而另一類(lèi)視頻篡改檢測(cè)技術(shù)是在視頻沒(méi)有被嵌入特定信號(hào)的前提下檢測(cè)視頻是否經(jīng)過(guò)篡改的被動(dòng)認(rèn)證技術(shù)，根據(jù)篡改前后視頻的編碼特征、統(tǒng)計(jì)特征和其他一些特征值的變化來(lái)判斷視頻篡改與否，具有重要的應(yīng)用價(jià)值。
[0004]運(yùn)動(dòng)目標(biāo)從視頻中移除是視頻篡改常見(jiàn)的形式。目前，視頻篡改檢測(cè)方法主要有以下幾種:基于MPEG雙重壓縮操作的視頻幀序列特征檢測(cè)，通過(guò)提取固定類(lèi)型幀的殘留特征判斷視頻是否被篡改，但該方法只針對(duì)MPEG格式視頻，檢測(cè)整幀插入、刪除或整幀復(fù)制粘貼的情況，不適用于幀內(nèi)目標(biāo)刪除檢測(cè)；天津大學(xué)的張靜、宋怡等人提出運(yùn)用空時(shí)域塊匹配的方法檢測(cè)移除對(duì)象，需要對(duì)圖像塊進(jìn)行二次匹配搜索定位，在時(shí)間上較為耗時(shí)，且量化噪聲會(huì)影響匹配檢測(cè)準(zhǔn)確性，容易產(chǎn)生誤檢區(qū)；張明玉提出運(yùn)用累計(jì)差分圖像的方法判斷運(yùn)動(dòng)目標(biāo)是否被移除，但該方法無(wú)法定位時(shí)域上的篡改位置，且容易受到強(qiáng)邊緣信息點(diǎn)和背景點(diǎn)的干擾。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為了克服現(xiàn)有的針對(duì)運(yùn)動(dòng)目標(biāo)被移除的視頻篡改檢測(cè)方法的不足，本發(fā)明提出一種面向靜止攝像頭所拍攝的運(yùn)動(dòng)目標(biāo)從背景中移除的視頻時(shí)域篡改檢測(cè)方法，運(yùn)用能量可疑度來(lái)度量視頻各幀的能量變化程度，通過(guò)觀(guān)察視頻各幀的能量可疑度變化情況來(lái)定位時(shí)域上的篡改幀區(qū)間。該方法適用于任意格式視頻，不僅能定位時(shí)域上的篡改位置，而且大幅提聞了檢測(cè)效率和準(zhǔn)確率。[0006]為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的采用的技術(shù)方案如下:
[0007]第一步，將待檢測(cè)視頻轉(zhuǎn)換為圖像序列，并對(duì)轉(zhuǎn)換后的每幀圖像進(jìn)行灰度變換，減少存儲(chǔ)空間和計(jì)算量，設(shè)圖像灰度化后大小為mXn，其中m為行數(shù)，η為列數(shù)。
[0008]第二步，對(duì)圖像灰度化后大小為mXn的每幀圖像進(jìn)行DCT變換，采用Z型掃描方式，得到一個(gè)長(zhǎng)度為mXn的一維數(shù)組，使一維數(shù)組里的系數(shù)按能量遞減的方式排列。
[0009]第三步，計(jì)算每幀圖像的低高頻能量比和頻域熵。
[0010]第四步，計(jì)算每幀圖像的能量可疑度，畫(huà)出能量可疑度曲線(xiàn)。如果能量可疑度曲線(xiàn)在第k幀到第h幀突然減小，則判定第k幀到第h幀為時(shí)域上的篡改圖像序列。
[0011]所述的時(shí)域檢測(cè)第二步中，使用DCT變換是由于當(dāng)前對(duì)視頻中某一目標(biāo)進(jìn)行刪除的逐幀修復(fù)篡改技術(shù)會(huì)破壞視頻幀序列的連續(xù)性，且這些篡改操作通常為了掩飾篡改區(qū)域，會(huì)使用一些模糊操作來(lái)潤(rùn)飾篡改區(qū)域，使得修復(fù)區(qū)域的能量比重發(fā)生變化。DCT變換是一種頻譜分析工具，具有很強(qiáng)的“能量集中”特性，原始圖像中的灰度值分布具有一定的無(wú)序性，很難觀(guān)察到什么特征，圖像經(jīng)過(guò)DCT變換后，能把圖像的主要能量集中在左上角的少數(shù)低頻系數(shù)上，使能量由左上角向右下角遞減，左上角為低頻能量，右下角為高頻能量，中間是低頻向高頻的過(guò)渡。通常，低頻部分體現(xiàn)圖像灰度變化較慢的區(qū)域，一般為平坦區(qū)。高頻部分體現(xiàn)圖像灰度變化較快的區(qū)域，如:邊緣、細(xì)節(jié)等。
[0012]所述的時(shí)域檢測(cè)第三步中，圖像的低高頻能量比計(jì)算公式如下:
【權(quán)利要求】
1.一種靜止攝像頭拍攝的運(yùn)動(dòng)目標(biāo)被移除視頻時(shí)域篡改檢測(cè)方法，采用如下步驟: 第一步，將待檢測(cè)視頻轉(zhuǎn)換為圖像序列，并對(duì)轉(zhuǎn)換后的每幀圖像進(jìn)行灰度變換，減少存儲(chǔ)空間和計(jì)算量，設(shè)圖像灰度化后大小為mXn，其中m為行數(shù)，η為列數(shù)； 第二步，對(duì)圖像灰度化后大小為mXn的每幀圖像進(jìn)行DCT變換，采用Z型掃描方式，得到一個(gè)長(zhǎng)度為mXn的一維數(shù)組，使一維數(shù)組里的系數(shù)按能量遞減的方式排列； 第三步，計(jì)算每幀圖像的低高頻能量比和頻域熵； 第四步，計(jì)算每幀圖像的能量可疑度，畫(huà)出能量可疑度曲線(xiàn)，如果能量可疑度曲線(xiàn)在第k幀到第h幀突然減小，則判定第k幀到第h幀為時(shí)域上的篡改圖像序列。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種靜止攝像頭拍攝的運(yùn)動(dòng)目標(biāo)被移除視頻時(shí)域篡改檢測(cè)方法，其特征在于所述的第二步中，使用DCT變換是一種頻譜分析工具。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種靜止攝像頭拍攝的運(yùn)動(dòng)目標(biāo)被移除視頻時(shí)域篡改檢測(cè)方法，其特征在于所述的時(shí)域檢測(cè)第三步中，圖像的低高頻能量比計(jì)算公式如下:
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種靜止攝像頭拍攝的運(yùn)動(dòng)目標(biāo)被移除視頻時(shí)域篡改檢測(cè)方法，其特征在于所述的圖像 的頻域熵計(jì)算公式如下:
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種靜止攝像頭拍攝的運(yùn)動(dòng)目標(biāo)被移除視頻時(shí)域篡改檢測(cè)方法，其特征在于所述的時(shí)域檢測(cè)第四步中，圖像篡改能量可疑度來(lái)度量運(yùn)動(dòng)目標(biāo)從視頻中移除的可疑程度，計(jì)算公式如下:
【文檔編號(hào)】H04N19/31GK103561274SQ201310581385
【公開(kāi)日】2014年2月5日 申請(qǐng)日期:2013年11月19日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月19日
【發(fā)明者】黃添強(qiáng), 劉雨青 申請(qǐng)人:福建師范大學(xué)