[发明专利]抗几何攻击的视频复制篡改检测方法

摘要

本发明公开了一种抗几何攻击的视频复制篡改检测方法，步骤包括步骤1、检测候选的视频复制片段；步骤2、对候选视频复制片段进行合并；步骤3、检测复制的视频片段。本发明的方法，能够准确检测视频中的复制帧，对视频旋转、缩放等几何变换具有较好的鲁棒性，并且具有良好的时效性，解决了现有技术中的对视频复制篡改检测的准确性和时效性问题。

主权项

一种抗几何攻击的视频复制篡改检测方法，其特征在于，按照以下步骤实施：步骤1、检测候选的视频复制片段，具体步骤是，设F(x,y,t)表示视频，t∈[1,L]，L为视频长度，选取固定长度l作为视频片段的长度，逐帧提取视频片段，将视频分割成L‑l+1个视频片段，为了检测是否存在复制的视频片段，通过比较两段视频的相似性进行判断，利用系数相关性作为相似性的评判标准，两个向量X和Y之间的系数相关性表示为：C(X,Y)=Σi(Xi-μX)(Y-μY)Σi(Xi-μX)2Σi(Yi-μY)2,---(1)]]>其中，Xi和Yi分别表示向量X和Y中的第i个元素，μX和μY分别表示向量X和Y的均值，1.1)对每个视频片段，计算每一帧图像的2～4阶Zernike矩特征，共有7个值，设视频片段Sk＝{Fk(x,y,t)|t＝1,2,…,l}，其中，k＝1,2,…,L‑l+1，将Sk表示为矩阵特征Hk(i,7)，共有l帧，每一帧的2～4阶Zernike矩特征共有7个值，其中，i＝1,2,…,l，如式(2)所示：矩阵Hk(i,7)的行向量Zi表示由视频片段Sk中第i帧图像中所提取的2～4阶Zernike矩构成的特征向量，具体的特征如表1所示：表1，2～4阶Zernike矩阶数pZernike矩的幅值幅值的个数总个数2|Z2，0| |Z2,2|223|Z3,1| |Z3,3|244|Z4,0| |Z4,2| |Z4,4|371.2)计算任意两个视频片段之间特征矩阵的相关系数：C(Hm,Hn)=Σ(Hmij-μm)(Hnij-μn)Σ(Hmij-μm)2Σ(Hnij-μn)2,---(3)]]>其中，Hm表示第m个视频片段的特征矩阵，Hn表示第n个视频片段的特征矩阵；m表示视频片段m所对应的特征矩阵的均值，n表示视频片段n所对应的特征矩阵的均值，得到一个关于相关系数C(Hm,Hn)的对称矩阵，其中，m＝1,2,...,L‑l+1，n＝1,2,...,L‑l+1；1.3)考虑相邻视频片段之间的相关系数C(Hm,Hn)，其中，|m‑n|＝1，若该相关系数大于阈值T0，设定这两个相邻视频片段是静止的，只考虑完整的视频片段与其他视频片段之间的相似性，设定系数阈值T1，若相关系数大于阈值T1，选取其对应的视频片段作为候选视频复制片段；步骤2、对候选视频复制片段进行合并，具体步骤是，若同时存在和和为候选视频复制片段，即候选视频中存在对应相邻的视频片段，则将对应相邻片段合并，构成一组新的候选视频复制片段：Sk1′={Fk1(x,y,t),t=1,2,...,l+1},---(5)]]>Sk2′={Fk2(x,y,t),t=1,2,....,l+1};---(6)]]>步骤3、检测复制的视频片段，具体步骤是，利用视频帧的空间相关性来判定候选片段是否为复制片段，对于合并后的候选视频片段和计算其帧间相关性来进行判定，具体步骤如下：3.1)分别提取和中的每一帧图像，分别记为和其中i＝1,2,…,l+1，将图像大小均调整为512×512，并将其每帧图像分别分割成不重叠的128×128图像块，则每帧图像被分割成16个相同大小的图像块；3.2)提取每个图像块的具有几何不变性的LBP特征，用来表示视频第i帧中第j块图像块的特征，记为Bi,j＝(bij1,bij2,…,bij10)，其中bij1,bij2,…,bij10为10维LBP特征；同理，合并后的对应视频中，基于图像块的特征表示为：B′i,j＝(b′ij1,b′ij2,…,b′ij10)，其中b′ij1,b′ij2,…,b′ij10为对应的10维LBP特征；3.3)计算相似性利用系数相关性作为评判标准，计算合并后的对应视频帧中对应图像块之间的相关系数，表达式见下式(7)：C(Bi,j,Bi,j′)=Σ(bm,n-μBi,j)(bm,n′-μBi,j′)Σ(bm,n-μBi,j)2Σ(bm,n′-μBi,j′)2,---(7)]]>其中，bm,n表示对应视频中图像块Bi,j的特征矩阵中的元素；b′m,n表示对应视频中图像块B'i,j的特征矩阵中的元素；表示图像块Bi,j的特征矩阵中的元素的均值；表示图像块B'i,j的特征矩阵中的元素的均值；进而得到候选视频片段的相关系数矩阵3.4)确定复制片段设定阈值T2，将相关系数矩阵中的每一个元素与阈值T2进行比较，若中的某个元素大于阈值T2，则将其对应的两个图像块定义为相似图像块，将其标记为1；否则，将其标记为0，最后统计1的个数，表示相似块的个数，记为N1，设定阈值N，N＝16×(g‑1)，其中，g表示候选视频片段的长度，若N1≥N，则确定该候选视频片段为复制视频片段；否则，该视频片段为原始视频，即成。