基于噪声水平估计的视频运动补偿帧率上转取证方法

文档序号:9619134阅读:427来源:国知局
基于噪声水平估计的视频运动补偿帧率上转取证方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及多媒体信息安全,特别是一种基于噪声水平估计的视频运动补偿帧率 上转取证方法。
【背景技术】
[0002] 随着社交网络普及与数码相机低廉化、便携化,人们越来越希望于拍摄生活画面 上传至互联网与亲友分享,这种需求也催生了商业行为:拍摄者可自制视频吸引网民点击, 以点击量或流量为视频网站创收,获得经济回报。高清视频所要求的帧率(时间分辨率) 较高,可获得良好的主观视觉质量,更吸引网民的关注,因此拍摄者常利用廉价的网络摄像 头获取低帧率视频,再借助视频编辑软件提升帧率,使之满足高清码率。通过帧率上转处理 过的高清视频以骗取观众点击量与网络流量为目的,极大地损害了网民的经济利益。为了 打击这种不良的商业行为,捍卫观众的知情权,急需可甄别帧率上转操作的数字取证方法, 以抵制伪尚清视频在互联网上的肆意传播。
[0003] 运动补偿帧率上转换利用视频帧间物体的运动轨迹预测内插帧,与帧复制和帧平 均等简单的帧率上转方法相比,其伪造的高清视频主观视觉质量更佳,更具有迷惑性,因此 篡改者常使用该方法编辑低帧率视频。然而,目前在视频认证技术方面,对于运动补偿帧率 上转换操作的鉴别仍没有安全可靠的视频防伪技术手段。

【发明内容】

[0004] 针对上述情况,为克服现有技术之缺陷,本发明之目的就是提供一种基于噪声水 平估计的视频运动补偿帧率上转取证方法,可有效解决在视频认证技术方面,对于运动补 偿帧率上转换操作的视频安全防伪问题。
[0005] 本发明解决的技术方案是,首先计算待鉴定视频各帧表征噪声水平的高斯分布标 准差,获得标准差序列;再依次对标准差序列进行傅立叶变换获得傅立叶频谱,对傅立叶频 谱作高通滤波,并进行显著性增强处理,提取频谱尖峰,并从中分离出异常尖峰集;最后,利 用频谱尖峰和异常尖峰子集计算可信度,根据可信度设置阈值,当可信度大于阈值,则待鉴 定视频为由运动补偿帧率上转换编辑过的伪造视频,否则为原始视频。
[0006] 本发明方法新颖独特,易操作,使用效果好,可有效解决视频的防伪问题,保证视 频运动补偿帧率上转换的安全,经济和社会效益巨大。
【附图说明】
[0007] 图1为本发明运动补偿时域插帧的流程图。
[0008] 图2为本发明的流程图。
[0009] 图3为本发明分离异常尖峰集方法的流程图。
[0010] 图4为本发明CIF格式的标准测试序列Football原始视频与对应伪造视频的标 准差序列曲线图。
[0011] 图5为本发明CIF格式的标准测试序列Football原始视频准差序列的频谱分析 图。
[0012] 图6为本发明CIF格式的标准测试序列Football伪造视频标准差序列的频谱分 析图。
【具体实施方式】
[0013] 以下结合具体情况对本发明的【具体实施方式】作详细说明。
[0014] 本发明在具体实施中,由以下步骤实现:
[0015] (1)计算待鉴定视频各帧表征噪声水平的高斯分布标准差,获得标准差序列,方法 是:提取第t帧视频帧的亮度成份ft,t = 1,2,…,T,T为视频序列总帧数,由式(1)计算 一级小波分解的最高频子带系数:
[0017] 其中,(m,η)为像素位置坐标,X表示卷积运算,偶数索引n = 2k、m = 2k,k彡0, 代表非负处计算卷积时进行滤波和用2下采样,心和h分别是有限长低通和高通滤波器 组,由4阶Symlets小波基抽取而成,分别组成如下:
[0020] 利用最高频子带系数^计算视频帧的噪声标准差如下:
[0022] 其中Median(Wj表示取输入向量^的中值,|W fMedian(Wj |表示取输入向量 '-Median(?%)的绝对值,Median(|'-Median(?%) |)表示取输入向量 |'-Median(?%) 的中值;
[0023] (2)对标准差序列进行傅立叶变换获得傅立叶频谱,其变换公式为:
[0025] 其中T为视频序列总帧数,F(k)为傅立叶频谱,e i(x)为复指数函数;
[0026] (3)对傅立叶频谱作高通滤波,并进行显著性增强处理,方法是:
[0027] 对傅立叶频谱F (k)作高通滤波处理,具体为:
[0029] 其中戶⑷为高频滤波后的傅立叶频谱,d取0. 12 ·Τ的整数部分,对户⑷显著性增 强处理如下:
[0031] 其中S(k)为高频谱的显著分布谱;
[0032] (4)提取频谱尖峰,并从中分离出异常尖峰集,提取S(k)尖峰值,非尖峰置0,生成 尖峰谱P (k),分离异常尖峰集,方法为:
[0033] 计算尖峰谱P (k)的均值Ep,设定异常阈值Thri= 0. 8E p,对P (k)作硬阈值处理, 即低于他^的尖峰置0,否则P (k)保持不变,非0尖峰并入异常尖峰集,重复操作,直至异 常尖峰子集元素不发生变化为止;
[0034] (5)利用频谱尖峰和异常尖峰子集计算可信度,根据可信度设置阈值,当可信度大 于阈值,则待鉴定视频为由运动补偿帧率上转换编辑过的伪造视频,否则为原始视频,可信 度的计算公式如下:
[0036] 其中#为由异常尖峰集/>(/〇构造的向量,&为异常尖峰集/>0)的容量,P为由尖峰 谱P(k)构造的向量,Max(幻湘Mean⑵分别为取#的最大值和取P的平均值,当CV值大 于Thr2,则认定视频为由运动补偿帧率上转换编辑过的伪造视频,否则为原始视频。
[0037] 以下结合附图做进一步说明:
[0038] 伪造视频中的内插帧经过如图1所示的运动补偿时域内插流程产生。首先进行运 动估计,产生原始视频中待插帧ft相邻帧f t :和f t+1的运动向量场;然后利用运动平滑算法 纠正运动向量场中的异常运动向量;最后,利用运动向量场根据ft i和f t+1内插出新帧f t。 针对上述由运动补偿插帧完成帧率上转换的伪造视频,图2展示了可有效鉴别运动补偿上 转换操作的本发明流程,其具体包括如下步骤:
[0039] (S. 1)计算待鉴定视频各帧表征噪声水平的高斯分布标准差,获得标准差序列。利 用视频帧的一级小波分解最高频子带系数计算噪声标准差如下:
[0041] 其中Median(')表示取输入向量'的中值,|W fMedian(') I表示取输入向量 '-Median(?%)的绝对值,Median(|'-Median(?%) |)表示取输入向量 |'-Median(?%) 的中值,?%表示由最高频子带系数组成的向量,其元素按下式计算:
[0043] 其中(m,η)为像素位置坐标,X表示卷积运算,偶数索引n = 2k和m = 2k(k彡0) 代表非负处计算卷积时进行滤波和用2下采样。屺和h分别是有限长低通和高通滤波器 组,它们由4阶Symlets小波基抽取而成,组成如下:
[0045] h* =[-0· 0322, -0· 0126, 0· 0992, 0· 2979, -0· 8037, 0· 4976, 0· 0296, -0· 0758];
[0046] (S. 2)对标准差序列进行傅立叶变换获得傅立叶频谱,以检测周期性特征,具体 是:
[0048] 其中T为视频序列总帧数,F(k)为傅立叶频谱,e i(x)为复指数函数。
[0049] (S. 3)对傅立叶频谱作高通滤波,具体如下:
[0051] 其中#〇)为高频滤波后的傅立叶频谱,d取0. 12 · T的整数部分。接着对F⑷显 著性增强处理,具体如下:
[0053] 其中
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