[发明专利]抗几何攻击的视频复制篡改检测方法

说明书

技术领域

本发明属于视频篡改检测技术领域，涉及一种抗几何攻击的视频复制篡改检测方法。

背景技术

随着数字媒体设备的广泛普及和移动网络的迅速发展，越来越多的数据以图像和视频为代表的多媒体形式进行捕获、存储和传播，人们可以很方便和快速地访问互联网上的多媒体数据。视频数据由于具有信息量大，能够给人以全方位更加直观的感受，具有客观性、直观性、动态性和连续性等特点，在许多领域具有重要应用。然而，各种功能强大的视频编辑和处理软件，如Adobe Premiere Pro，Adobe After Effects和Mokey等的出现，使得人们能够很轻易地对获取到的视频进行任意篡改而不遗留显著痕迹。越来越多的视频数据篡改事件，颠覆了“眼见为实”的传统观念。尽管编辑数字视频的目的不尽相同，但恶意篡改的视频数据以惊人的速度出现在的视野，给社会带来了严重的负面影响，并严重影响到人们生活、司法公正、新闻传媒等。

近几年，视频数据信息篡改检测技术受到了世界上众多研究学者的极大关注。所谓视频复制篡改，即将视频中的某一段复制并插入到该视频的其它位置，或者用视频中的某一段代替该视频中其它位置上的视频片段。这样的手法对于如今的视频编辑软件而言，是很容易实 现的操作，而且得到的篡改伪造视频也很难被辨认识别。针对视频篡改伪造的检测可以分为两大类：主动检测和被动检测。

主动检测是指存在先验信息的情况下，对视频数据的真实性和完整性进行检测，如数字水印和视频数字签名。由于需要先验信息，主动检测方法在应用中受到了很大的限制。

被动检测则是在没有先验知识的情况下，利用视频数据本身的特性，对视频内容的完整性和真实性进行检查。由于不需要先验信息，被动检测具有广泛的应用前景[1]。最新的研究成果包括：

Wang等人[2]提出了一种基于运动估计的视频数据篡改检测方法，用于检测通过固定设备获得的视频中是否存在目标移除的情况。在文献[3]中，Lee等人提出了一种针对监控视频的基于传感器模式噪声的视频篡改检测方法。在文献[4]中，Subramanyam等人提出了一种基于双压缩的视频篡改检测方法。此外，Subramanyam等人[5]，提出一种基于方向梯度直方图和视频压缩的视频篡改检测方法，该方法对于多种数字信号处理操作具有很好的鲁棒性。文献[6]提出了一种基于MPEG的针对双压缩视频的篡改检测方法，利用了双压缩会影响DCT(Discrete Cosine Transform)系数的分布，其中对于AC系数的影响尤为明显。Wang等人在视频检测方面提出了一系列的方法[7][8][9][10]。其中，文献[7]描述了一种基于周期性特征残余分析的视频伪造检测方法。文献[9]提出了一种基于双量化系数效应的视频伪造检测方法。在文献[11]中，Kobayashi等人提出一种基于噪声特征不一致性的视频篡改检测方法。文献[12]提出了一种基于空间匹配块 的噪声相关性的视频篡改检测方法。

将视频片段拼接到同一视频中的其它位置或者替换同一视频中的某些片段，是一种常见的视频篡改手段，将这种篡改方法称为视频帧复制。这种视频处理方法很容易实现而且得到的篡改视频可以达到以假乱真的效果，难以辨别。因此，对于视频帧复制检测的研究也成为一个热点方向。目前，针对视频帧复制检测的研究成果比较少，其中具有代表性的成果有：在文献[13]中，Qin等人提出了一种基于运动矢量的视频复制帧检测方法，该方法可以有效地检测视频帧删除或者视频帧插入。但是，该方法对于删除的帧数和插入的帧数，具有特殊的要求，必须是图像组(GOP)帧数的整数倍。Wang等人[14]提出了一种基于时间—空间相关性的视频复制帧检测方法，该方法具有很高的计算复杂度，并且对于由固定设备得到的视频而言，其检测率较低。在[14]的基础上，Lin等人提出了一种新的检测方法[15]，主要由三部分构成：(1)候选视频片段的选取；(2)空间相关性分析；(3)候选视频片段的分类。该方法通过由粗到精的研究方式，能够有效检测出视频中的复制帧。由于数码设备的不断推陈出新，视频的长度以及画面的质量都在不断提高。因此，对于视频篡改检测而言，具有较低的计算复杂度和较好的时效性成为检测方法设计所面临的核心问题。在视频复制检测方面，之前提出的方法在这两方面的表现都有所欠缺。

总之，在科技高速发展的今天，关于视频复制检测的研究已经成为一个多学科交叉、多领域融合的热门方向，在理论研究方面极富挑 战性，在实际中具有迫切的市场需求和广阔的应用前景。

发明内容