[发明专利]一种基于帧间变化特征的视纹提取、查找比对方法及系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于帧间变化特征的视纹提取、查找比对方法及系统，主要是基于度量帧间变化特征的视纹提取和片断匹配的方法和系统，属于计算机网络技术领域。

背景技术

随着互联网和数字多媒体技术的迅速发展，我们正步入一个全新的数字时代。数字化的图像、视频、音频等数字媒体正在成为信息爆炸的主要推动力。图像、音频、视频等媒体类资源(行文方便，下称流媒体)与数据、文档、代码等数据类资源(相对于流媒体称为常规数据或数据)共同构成信息资源，都经过信源编解码技术表示成比特序列而进入信息系统进行处理。流媒体区别于常规数据的特点在于作为对模拟信号采样量化(或数字化合成)的结果，数据量庞大，例如无压缩的高清晰度视频每秒钟的数据量超过1G比特，因而必须采用高效编码压缩技术才能广泛应用。经过压缩编码的流媒体是流媒体安全的主要处理对象。

流媒体安全是随着流媒体的广泛应用而兴起的一个媒体与信息安全相互交叉的研究领域。传统信息安全主要采用密码技术对常规数据进行保护，流媒体安全在研究目标上与传统信息安全是类似的，也可以采用密码技术进行保护，这是当前流媒体安全领域的一条主要技术路线，但是由于流媒体不同于的常规数据的特点和应用需求，流媒体安全又提出了新的需求。

过去十多年流媒体安全领域得到较为充分研究的另一重要方向是数字水印(Digital Watermarking)方法，即在流媒体中嵌入特定信息。鲁棒水印能够抵抗多种处理和失真，可用于版权权属证明。脆弱和半脆弱水印则对媒体修改或失真敏感，可用于流媒体的完整性验证(数据意义或内容意义上的完整性)。从数字水印方法派生出的一种方法称为数字指纹(Digtal Fingerprinting)，嵌入的不是内容拥有者的信息而是拷贝使用者的相关信息，可用于盗版追踪和信息泄露者发现。

密码学和数字水印这两大技术路线都是主动式安全机制，或者通过加密授权等对流媒体进行保护，或者通过嵌入水印进行事后管理，这在可控的、受限的范围能进行应用是可行的。但是，流媒体最为典型的应用形式是面向公众的音乐、电视、电影等公共节目，新世纪以来，音乐、电影通过互联网进行非授权的共享愈演愈烈，对内容产业造成了严重冲击，如何保护这种节目的版权成为全球关注的热点问题。过去十年针对这一问题开展了大量研究和实践工作，但绝大多数上还是遵循密码技术和数字水印这两大技术路线，实际收效甚微，例如试图解决MP3盗版问题的安全数字音乐行动SDMI出师不利，所提出的所有音频水印方案在公开挑战阶段就被攻破；苹果公司采用密码技术的数字版权管理系统FairPlay是商业上最成功的DRM系统，但由于其以安全为理由形成垄断，2006年法国议会提出法案要求强制互操作，2007年初苹果公司呼吁放弃DRM，声称“DRM不能也永远不会解决盗版问题”，揭示了在全球网络时代采用密码技术实现流媒体安全的诸多问题。

密码学和数字水印这两大技术路线遇到的困难促使了第三条技术路线的探索。对流媒体的有效管理需要建立在内容鉴别而不是数据简便的基础上。流媒体的比特流发生比特错误通常是可以接受的，事实上，流媒体的传输信道和存储介质通常允许一定的错误率，只要这种错误不明显影响受众对音视频内容的观看或收听，特别地，翻录的盗版音乐或电影之所以仍然有其市场，正是因为节目内容仍然得到保留，虽然原始节目与盗版节目在比特意义上的相似性已经荡然无存。

对系统内容的实体进行唯一性标识是任何管理系统的第一步，互联网版权保护和内容监管之所以至今还处在初级阶段，一个重要原因是对大量的、快速流转的流媒体还未赋予有效标识。正如带有照片的身份证和生物特征识别是现代社会人员管理的基本手段一样，流媒体“指纹”也应该是流媒体管理特别是流媒体安全的基础。

视纹是我们为概括视频内容管理和版权保护的这类新方法而“制造”的一个新概念。类似指纹(Fingerprint)、声纹(Voiceprint)是标识个人身份的独特生物特征一样，媒体指纹是从媒体内容中提取的、能够唯一标识该内容的视觉特征。国际标准化组织下属的运动图像专家组MPEG称之为视觉签名(visualsignature)，工业界也有称为fingerprinting或Video DNA，目前还未有统一名称。相对于主动式保护(即密码技术路线)和主动式认证(即数字水印方法)，视纹是一种被动式认证方法，是视频身份认证和可控性研究领域有望取得突破的一个重要方向。