[发明专利]基于时空关联性的视频帧内copy‑move篡改检测方法

说明书

技术领域

本发明属于视频篡改检测领域，具体涉及一种基于时空关联性的视频帧内copy-move篡改检测方法。

背景技术

随着信息技术的迅速发展，数字视频在众多领域获得广泛应用。日渐普及的高质量数码摄像设备，功能强大的视频编辑软件以及大量兴起的视频共享网站使获取数字视频，并对其进行恶意篡改变得越来越容易。在司法取证中，恶意篡改使得数字视频的真实性和完整性难以得到保证。如何准确地判断一段数字视频是否存在恶意篡改，已经成为信息安全领域一个重要的研究课题。

目前，典型的视频篡改按照操作对象可分为帧内篡改和帧间篡改。视频帧内copy-move篡改是将某段视频序列中的运动前景进行复制，并粘贴到同一视频的其他不交叠的某段视频序列中，以达到改变视频原意的目的，属于帧内篡改的一种。数字视频篡改检测方法可以分为主动检测和被动检测两种。早期的视频篡改检测多为主动检测的方式，这类方法依赖于对视频的预处理。视频篡改被动检测算法则仅仅依靠数字视频自身的统计特征，如量化噪声，纹理特征，运动矢量相关性等来判断视频是否被恶意篡改。由于无需预先对视频进行处理，相比之下被动检测方法实用性更强。

经过对现有技术的检索发现，中国专利文献号CN101707711A，公开日为2010.05.12，记载了一种“基于压缩域的视频序列copy-move篡改检测方法”，该方法利用了视频GOP的内容相似度和运动相似度作为判决特征以检测视频序列是否存在copy-move篡改。该方法的一大缺点是只能针对帧间篡改进行检测，而对帧内copy-move篡改没有检测能力。这使得一种鲁棒而有效的帧内copy-move篡改检测方法亟待被提出。现有的针对帧内篡改的算法，主要检测通过相同背景覆盖前景区域这样的篡改，而针对帧内copy-move篡改的检测算法，经过对现有文献的检索发现仅有W.Wang提出过，其方法是利用相位相关检测两两帧间是否存在可疑的相似区域，经过初选后对可疑的两帧再利用空间域的相似性确定相似面积，最终计算面积的大小判定是否存在帧内copy-move篡改，但是该方法计算量极高，固定阈值适用性差且由于判决模式有一定局限性导致虚警率较高。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明提出了一种基于时空关联性的视频帧内copy-move篡改检测方法。该方法首先利用高斯金字塔的建立方法对视频帧进行降尺度处理，再利用监控视频内容的时间关联性和空间关联性自适应的设定阈值，最后利用相位相关和基于块匹配的检测方法来判定视频两两帧间是否存在帧内copy-move篡改，最后利用时间阈值对可疑帧分组再进行最终判决。

根据本发明提供的一种基于时空关联性的视频帧内copy-move篡改检测方法，具体步骤包括：

第一步：读入待检测的视频以及参考视频，将待检测的视频以及参考视频分别解码为视频帧并且将每个视频帧转换为灰度图，以分别形成待测视频帧序列S_d(i,j,t)以及参考视频帧序列S_r(i,j,t)，1≤i≤M,1≤j≤N,1≤t≤L，其中，i为像素点行坐标，j为像素点列坐标，t为视频帧的时间下标，M为图像每列包含的像素点个数，N为图像每行包含的像素点个数，L为视频总帧数；

第二步：对待测视频帧序列S_d(i,j,t)以及参考视频帧序列S_r(i,j,t)分别按照建立高斯金字塔的方式进行一次降尺度运算，得到降尺度后的新的待测视频帧序列S_{d_new}(i,j,t)以及参考视频帧序列S_{r_new}(i,j,t)，然后将序列S_{d_new}(i,j,t)和S_{r_new}(i,j,t)分别利用背景减除法获得除去时间冗余后的视频序列S_{d_re}(i,j,t)以及S_{r_re}(i,j,t)；并且除去时间冗余后的参考视频帧序列是由包含运动前景的多个视频子序列组成的，其中，所述时间冗余，是指不包含运动前景的背景帧；

第三步：对视频序列S_{r_re}(i,j,t)，通过自适应阈值设定算法，得到时间阈值T_threshold和相位相关峰值阈值P_threshold；