一种视频帧间篡改被动认证方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于视频检测技术领域，更为具体地讲，设及一种视频帖间篡改被动认证 方法。
【背景技术】
[0002] 随着网络技术和和硬件技术W及商业模式的发展，视频已经广泛的应用于娱乐、 安防、教育、交通等各大领域。与此同时，视频处理相关技术和软件也相继发展与应用也给 视频的完整性带来巨大的挑战。有些恶意篡改是为了达到嫁祸他人或者传播谣言等目的， 运些违法篡改的视频信息可能对社会造成一定程度的不良影响。因此如何能够有效地防止 和检测数字多媒体信息资源的恶意篡改，已经在信息安全领域引起了高度的重视。目前主 动认证已经得到了很大的发展，且广泛应用于版权认证、安防等方面。但是目前视频被动认 证研究还是比较少，大多都停留在图片被动认证的研究基础上。
[0003] 对于目前的研究现状，本文暂且将其大致分为：基于扫描方式被动检测、基于压缩 方式被动检测、基于噪声被动检测W及基于内容被动检测四类。基于扫描方式:W.Wang和 H.Farid-文中根据篡改对的逐行和隔行的扫描的视频分别引起相关参数的变化来实现 检测。基于噪声模式被动检测主要有Hsu提出利用噪声残留统计特性来实现被动检测，分 析划分的宏块之间的噪声残留的时间相关性来定位篡改位置;Michihiro提出在固定镜头 的视频中基于噪声特性，定位可疑篡改区域；H.Farid中利用篡改后，视频需要再次压缩运 一弊端，研究MPEG视频再次压缩引入的一些静态和时域的统计特性的扰动，并由此检测篡 改;W.Q.Luo在文中研究了 MPEG压缩的引起块效应，并由建立帖间块效应模型来检测篡改。 基于内容篡改检测：J.Zhang提出了利用模糊强度值来检测标识移除的帖内篡改，在针对 帖内物体的移动或者移除的篡改，可W借助于修复痕迹"鬼影"来进行检测。J.化ao利用帖 间光流一致性来检测帖间篡改；目前没有比较完备的算法能够同时解决帖间篡改和帖内篡 改，针对帖间篡改检测相对较少，且对于帖删除的检测效果不是很理想。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种视频帖间篡改被动认证方法， 通过截取视频的横或纵截面，将每帖的截得的像素线形成像素带，再利用直方图相交法来 计算像素带之间的相关性，从而辨别视频是否被改动。
[0005] 为实现上述发明目的，本发明一种视频帖间篡改被动认证方法，其特征在于，包括 W下步骤：
[0006] (1)、获取视频像素带
[0007] 设待检测视频是长度为L帖、画面高度为H、宽度为W的图像序列S;
[000引 （1)、获取视频像素带
[0009] 设待检测视频是长度为L帖、画面高度为H、宽度为W的图像序列S;
[0010] (1.1)、获取图像序列S中每一帖的像素线
[0011] 在图像序列S中每一帖的同一水平位置或同一垂直位置上的进行像素提取，得到 每一帖的像素线；
[0012] 目P:在第i帖水平方向上生成的横向像素线为：
[001引 爲='1礼。:,(-、'，叫 （/. = !，2,3，--.，L;.y= 1，2,3，.-.，W)
[0014] 其中，k表示横向像素线的纵坐标值，XOY表示坐标轴；
[0015] 在第i帖垂直方向上生成的纵向像素线为：
[001 引《=渾]描y(套'，如 （/= 1，义 3,...，支;J= 1，2:，或:.'>，舞！
[0017] 其中，k'表示纵向像素线的横坐标值；
[0018] (1.2)、生成像素带
[0019] 把提取的各帖的横向像素线按原有的时空顺序拼接起来，其中相邻的四条像素线 形成一条横向像素带6;;
[0020] A;,二〈/;,乂i I。〉 (/ = 1,2,3,--, L-3)
[0021] 再将所有的横向像素带^组合成横向像素带集合Bh;
[0022]馬=的成城易f-
[0023] 把提取的各帖的纵向像素线按原有的时空顺序拼接起来，其中相邻的四条像素线 形成一条纵向像素带6:;
[0024] 6;二〈/;;，C'，/,:'2，/;i]〉（/二1，2,3，...山-叫
[00巧]再将所有的纵向像素带皮i组合成纵向像素带集合Bv;
[0026]公,,=批，A;'；〉（/二1，2,3,…，L-^
[0027] (2)、利用直方图相交法计算像素带集合中每相隔四条像素带的两像素带之间的 相关系数
[0028] 设定统计直方图的离散函数(P)
[0029]
衣.=化3,2,…，M-1'
[0030] 其中，P代表统计直方图的特征值，M是特征值的取值个数，np是统计直方图中具 有特征值为P的像素的个数，N是统计直方图中像素的总数；
[0031] 利用直方图相交法计算横向、纵向像素带集合中每相隔四条像素带的两像素带之 间的相关系数；
[0032] 则横向像素带域与皆4的相关系数Rh(i)可表示为：
[0033]
(走二 1，.玄冷，.-7).
[0034] 进而得到横向像素带相关系数集合：
[003引 Rh=出h(1)，Rh似，…，Rh化-7)}
[0036] 纵向像素带6;与6尸的相关系数Rv(i)可表示为：
[0037]
(/二l，2,3，…，L…7)
[0038] 进而得到横向像素带相关系数集合：
[003引 Rv=出V(1)，Rv似，…，Rv化-7)}
[0040](3)、相关系数异常值检测
[0041] (3. 1)、将相关系数集合进行升序排序得：R'h=出'h(l)，R'h(2)，…，R\a-7)};
[004引 化。、计算第一四分位数Qi,
第；四分位数92，
[004引 （3.3)、根据Qi、Qz分别找到对应的相关系数，标记为R'h(?i)/R'v傅）、R'h(Q2)/R'v怕2);
[0044] (3. 4)、根据步骤（3. 3)中的相关系数计算最小值Min和最大值Max;
[004引其中，横向最小值Min和最大值Max为：
[004引 Min = R' H(Qi)-1.5* 巧'h(Qz)-R' H(Qi))
[0047] Max = R' h化)+1. 5*巧'h(Qz)-R' H(Qi))
[004引纵向最小值Min和最大值Max为：
[0049] Min = R' V傅）-1. 5*巧'V(Qz)-R' V(Qi))
[0050] Max = R' V化)+1. 5*巧'V(Qz)-R' V(Qi))
[0051](3. 5)、利用箱线图算法对相关系数进行异常值检测
[005引利用横向最小值Min和最大值Max检测横向的相关系数Rh(i)，如果RhW小于Min或者大于Max,则该相关系数Rh(i)为异常值；
[005引利用纵向最小值Min和最大值Max检测纵向的相关系数Rv(i)，如果RyW小于Min或者大于Max,则该相关系数Rv(i)为异常值。
[0054] 本发明的发明目的是运样实现的：
[00巧]本发明一种视频帖间篡改被动认证方法，通过横向或纵向截取视频帖，每帖截得 一条像素线，然后将每像素线与其后面连续的四条像素线集合成为一个像素带，从而形成 一个像素带集合；接着利用直方图相交法计算每相隔四个像素带的两个像素带之间的相关 性，从而得到一组相关系数，再利用箱线图检测法对相关系数值进行异常值检测，进而完成 视频篡改的被动认证。
[0056] 同时，本发明一种视频帖间篡改被动认证方法还具有W下有益效果：
[0057](I)、通过横切或者竖切视频序列获得像素线，即提取到了每帖图像的信息，同时 又大大减少了视频像帖庞大的数据量；
[0058] (2)、通过将连续的像素线合成一个像素带，克服了单一两条像素线之间相关性系 数的不稳定，像素带集中了四个相邻的像素线，增大了信息量，在计算两个完全不相关的像 素带的之间的相关系数时，能做到增大它们之间的差异，从而有利于检测相关系数集合中 的异常值；
[0059] (3)、直方图相交法是一种比较简单的图形匹配的算法，对于海量的数据的计算能 大大增快其计算速度，对于现实可行性可非常有利；
【附图说明】
[0060] 图1是本发明一种视频帖间篡改被动认证方法流程图；
[0061] 图2是视频序列中获得像素线的示意图；
[0062] 图3是像素带与像素线之间的关系图；
[0063]图4是当视频发生帖插入篡改时，其像素带之间的相关系数分布图；
[0064] 图5是当视频发生帖插入篡改时，其像素带之间的相关系数异常值检测结果图；
[0065]图6是当视频发生帖复制篡改时，其像素带之间的相关系数分布图；
[0066] 图7是当视频发生帖复制篡改时，其像素带之间的相关系数异常值检测结果图；
[0067]图8是当视频发生帖删除篡改时，其像素带之间的相关系数分布图；
[006引图9是当视频发生帖删除篡改时，其像素带之间的相关系数异常值检测结果图。
【具体实施方式】
[0069] 下面结合附图对本发明的【具体实施方式】进行描述，W便本领域的技术人员更好地 理解本发明。需要特别提醒注意的是，在W下的描述中，当已知功能和设计的详细描述也许 会淡化本发明的主要内容时，运些描述在运里将被忽略。
[0070] 实施例
[0071] 图1是本发明一种视频帖间篡改被动认证方法流程图。
[0072] 在本实施例中，如图1所示，本发明一种视频帖间篡改被动认证方法，主要包括W 下=个步骤：
[0073]Sl、获取待检测视频的像素带集合；
[0074]S2、利用直方图相交法计算像素带集合中每相隔四条像素带的两个像素带间的相 关系数；
[00巧]S3、对相关系数进行异常值检测。
[0076] 下面针对上述步骤进行详细说明，具体如下：
[0077]Sl、获取待检测视频的像素带集合
[007引设待检测视频是长度为L帖、画面高度为H、宽度为W的图像序列S;
[0079]SI. 1、获取图像序列S中每一帖的像素线
[0080] 在图像序列S中每一帖的同一水平位置或同一垂直位置上的进行像素提取，得到 每一帖的像素线；
[0081] 在本实施例中，如图2所示，在图像序列S的第i帖中，建立直角坐标系I[1]胃，W 第i帖的左上角作为原点，X轴正方向为W方向，Y轴正方向为H方向。然后从第i帖的位 置点k处出发，沿水平方向提取W个像素点，然后将取得的像素点按时空顺序拼接起来形成 水平像素线。可W下式表示为：
[008引 《二冲L化（-U) 仁.=1，2，'心..，左:.'、-二1，2,3，...，取）
[0083] 其中，k表示横向像素线的纵坐标值；
[0084] 同理，也可W沿垂直方向提取H像素点，进而得到第i帖在垂直方向上生成的纵向 像素线为：
[0085] 《 = /['.]"".(片 V)'