本发明涉及多媒体信息安全领域，更具体地，涉及一种基于格式兼容加密视频的运动检测方法。
背景技术：
近年来，随着信息技术的快速发展，云技术越来越多地应用在我们的日常生活中。在云端存储视频时，我们通常选择加密视频以保护隐私信息。这些加密的视频很难用现有的明文域方法去处理。在这种情况下，加密视频处理具有极其重要的意义。例如，当用户使用远程客户端登陆云账户时，加密视频处理会带来极大的便利。用户不需要先下载视频然后解密才能提取想要的信息，或者冒着泄露隐私的风险在云端解密视频。
加密视频运动检测可以用于加密视频的云端切割或分类。用户可以直接获取需要的带有运动标签的视频片段，而不需要担心隐私泄露的问题。加密视频运动检测也可以用于远程监控系统。现有的技术中存储在云端的视频内容对服务提供方是可见的，存在隐私泄露的可能。基于加密视频运动检测的远程监控系统中，上传的图像都是经过加密的，可以更好地保护用户的隐私。同时，又保留了检测的能力，兼顾了实用性与安全性。加密视频运动检测也可以用于第三方取证系统，在保证内容提供者隐私安全的情况下，方便第三方开展视频取证工作。
技术实现要素：
本发明提供一种基于格式兼容加密视频的运动检测方法，该方法能够高效的在加密视频上实现运动物体的检测、定位。
为了达到上述技术效果，本发明的技术方案如下：
一种基于格式兼容加密视频的运动检测方法，包括以下步骤：
s1：对视频进行格式兼容加密；
s2：依据加密视频的码流结构提取出运动残差信息；
s3：根据运动残差信息，生成初步的检测结果；
s4：对初步结果进行更新，减少偏差补充缺失。
进一步地，所述步骤s1的具体过程是：
s11：选取视频码流中用于加密的部分参数的比特，包括残留系数、帧内预测模式、运动向量残差；
s12：利用流密码加密算法，对选取的比特进行加密；
s13：将加密后的比特替换到原有比特的位置，得到加密后的视频。
进一步地，所述步骤s2的具体过程是：
s21：根据加密视频后残留的格式信息，定位到带有运动向量残差的宏块位置；
s22：根据码字长度，对运动向量残差的大小进行估计，其公式为：
其中，l为运动向量残差的码字长度，当l＝1时，
s23：对每一帧，生成一幅带有宏块所携带运动向量残差大小的运动向量残差图。
进一步地，所述步骤s3的具体过程是：
s31：将运动向量残差图中不显著的部分去除，去除部分满足的条件是：
其中，
s32：将运动向量残差图序列中，出现不频繁的部分去除，去除部分满足的条件是：
其中，r为视频编码的帧率；
s33：对运动向量残差图中，带有运动向量残差且大于若干个宏块的区域ncon＞tc，用一个最小的矩形框标记出来。tc是连通宏块数量的下界。
进一步地，所述步骤s4的具体过程是：
s41：对生成的初步检测结果，进行标记，将在前后帧延续的运动区域，标记为同一个运动区域系列，其具体方法为：
按时间顺序扫描初步检测结果：首先，将初步检测结果中，第一次出现的运动区域即在前面100帧内未出现重合或者相邻的区域，分别为新的系列oi,j＝1,2,···，oi,j表示第i帧中第j个运动区域的系列号；其次，在随后的帧中，如果有与前面帧重合或者相邻的区域，则将其标记为同一个系列，最后对其中属于多个系列的区域，暂标定为待定系列；
s42：对每个运动区域系列，在标记系列号的同时，记录其到当前帧位置的平均大小
s43：将运动系列中，大小或者形状异常的区域，利用记录的平均值进行更新，其公式为
s44：对待定系列中的运动区域，进行更新，将具有相同运动趋势的两个系列合并，将具有不同运动趋势的待定系列区域分割成两个区域；
s45：对前后帧之间缺失的运动区域，进行更新。
进一步地，该方法对视频的整个检测过程中不需要对加密视频进行解密，是在加密的视频码流中完成的，根据接收到的视频码流，实时地更新检测结果，即收到一部分，更新一部分，直至视频结束。
与现有技术相比，本发明技术方案的有益效果是：
本发明方法先对视频进行格式兼容加密，再依据加密视频的码流结构提取出运动残差信息，然后根据运动残差信息，生成初步的检测结果；最后对初步结果进行更新，减少偏差补充缺失。该方法采用直接在压缩码流上处理的方法使得算法效率更高，更适应于实际应用场景，同时利用物理世界物体运动的特性，自适应更新检测结果，进一步提高检测的准确率，应对加密视频可用于处理的运动信息匮乏的问题，从而可以为云监控系统、云存储系统等应用提供帮助。
附图说明
图1是采用本发明方法进行加密域运动检测的流程图；
图2是采用本发明方法进行生成初步检测结果的示意图；
图3是采用本发明方法进行区域更新的示意图；
图4是采用本发明方法利用前后帧进行区域更新具体方法的示意图。
具体实施方式
附图仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；
为了更好说明本实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；
对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。
下面结合附图和实施例对本发明的技术方案做进一步的说明。
实施例1
如图1，为本发明方法中基于格式兼容加密的加密域运动检测方法的流程图，其具体步骤如下：
(1)对视频进行格式兼容加密，可以采用现有的视频格式兼容加密方法，也可以使用以下的方法：
①选取视频码流中用于加密的部分参数(不破坏视频格式)的比特，例如残留系数、帧内预测模式、运动等；
②利用流密码加密算法，对选取的比特进行加密；
③将加密后的比特替换到原有比特的位置，得到加密后的视频。
(2)依据加密视频的码流结构提取出运动残差信息：
①根据加密视频后残留的格式信息，定位到带有运动向量残差的宏块位置；
②根据码字长度，对运动向量残差的大小进行估计，其公式为：
其中，l为运动向量残差的码字长度。另外，当l＝1时，
③对每一帧，生成一幅带有宏块所携带运动向量残差大小的运动向量残图。
(3)根据运动残差信息，生成初步的检测结果，如图2所示：
①将运动向量残差图中不显著的部分去除，其公式如下：
其中，估计得到的x与y方向的运动向量残差分量分别为
②将运动向量残差图序列中，出现不频繁的部分去除,其公式为
③对运动向量残差图中，带有运动向量残差且大于若干个宏块的区域ncon＞tc，用一个最小的矩形框标记出来。假设p＝wh，那么tc＝0.08p。
(4)对初步结果进行更新，减少偏差补充缺失，如图3所示
①对生成的初步检测结果，进行标记，将在前后帧延续的运动区域，标记为同一个运动区域系列，其具体方法为：
按时间顺序扫描初步检测结果：首先，将初步检测结果中，第一次出现的运动区域即在前面100帧内未出现重合或者相邻的区域，分别为新的系列oi,j＝1,2,···；其次，在随后的帧中，如果有与前面帧重合或者相邻的区域，则将其标记为同一个系列，最后对其中属于多个系列的区域，暂标定为待定系列；
②对每个运动区域系列，在标记系列号的同时，记录其到当前帧位置的平均大小
③将运动系列中，大小或者形状异常的区域，利用记录的平均值进行更新，其公式为
④对待定系列中的运动区域，进行更新，将具有相同运动趋势的两个系列合并，将具有不同运动趋势的待定系列区域分割成两个区域；
⑤对前后帧之间缺失的运动区域，进行更新。具体方法如4所示，bi-1,j'和bi+1,j”为当前帧前后帧的运动区域，而当前帧的运动区域bi,j，由于编码(i帧中没有运动向量残差)或者加密的原因，无法在初步检测中检测出来。根据物理世界物体运动的特性，物体的运动时间时间和空间上连续的。我们可以根据bi-1,j'和bi+1,j”恢复出bi,j。bi,j的中心在bi-1,j'指向bi+1,j”的向量
(5)整个检测过程不需要对加密视频进行解密，是在加密的视频码流中完成的。可以根据接收到的视频码流，实时地更新检测结果，即收到一部分，更新一部分，直至视频结束。
相同或相似的标号对应相同或相似的部件；
附图中描述位置关系的用于仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；
显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。