S(k)为高频谱的显著分布谱。
[0054] (S. 4)提取S(k)尖峰值，非尖峰置0,生成尖峰谱P(k)，如图3所示流程分离异常 尖峰集如下：
[0055] (S. 4. 1)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，即低于他巧的尖峰置0,否则P(k)保持不变。非0尖峰并入异常尖峰子集；
[0056] (S. 4. 2)重复上述步骤，直至异常尖峰子集元素不发生变化为止。
[0057] (S. 5)利用频谱尖峰P(k)和异常尖峰集#(*)计算可信度如下：
[0059] 其中声为由异常尖峰集#:(?构造的向量，&为异常尖峰集卢㈨的容量，Ρ为由尖峰 谱P(k)构造的向量，Μ??χ(/Μ.和Mean(P)分别为取#的最大值和取P的平均值。确定可稳 定区分真伪视频的阈值他巧为1. 48。当CV值大于Thr 2,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。
[0060] 图4显示了 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，其中伪造视频由上转因子为4的运动补偿帧率上转换为原始帧率，可看出伪 造视频在内插处的标准差剧烈变小，呈现出周期性，而原始视频更加趋于平滑。图5、6显示 了图4所示曲线的频谱分析图，可看出原始视频标准差序列频谱尖峰分布均匀，幅度较小， 而伪造视频标准差序列频谱尖峰分布不均匀，出现少许极大异常值。由此可知，本发明鉴定 方法无论在时域还是在频域均可有效区分原始视频与伪造视频。
[0061] 采用QCIF、CIF、720P和1080P格式的924组标准视频序列构造测试集，其中由840 组伪造视频组成正例集，由84组原始视频组成负例集。正例集包含140个未压缩视频组 和720个H. 264压缩视频组，反例集包含12个未压缩视频组和72个H. 264压缩视频组。利 用本发明鉴别测试集中视频真伪，实验结果如下所示：
[0062]
[0063] 注：平均检测率=[1-(漏报率+误报率）/2] X 100%
[0064] 从以上实验数据可明显看出，利用本发明对经过运动补偿帧率上转伪造视频的检 测，对于未经过压缩处理的视频集合，其平均检测率最大可达100 %，一般平均检测率达到 95. 84%以上，对于经过压缩处理的视频集合，其平均检测率最大可达99. 31 %，一般平均检 测率达到95. 84%以上，而对于全体视频集合，当上转因子分别取2和3时，其平均检测率 为99. 41 %和96. 23%。由此可说明本发明对运动补偿帧率上转伪造视频鉴定具有较高的 准确性。
[0065] 由以上可以清楚的看出，本发明与现有技术相比，具有以下突出的有益技术效果： 本发明通过分析视频帧的噪声标准差分布的周期性来判断视频是否经过运动补偿帧率上 转换。为了强化标准差曲线频谱特点，采用高通滤波、显著性增强及异常尖峰提取处理手 段。通过设计可信度指标，利用硬阈值判决鉴定视频真伪。本发明可有效检测出经过运动 补偿上转换的视频序列，抽检924组标准视频序列，其检测成功率可达到95. 84%以上，其 中对于未经压缩处理的视频序列集合，检测成功率可达100%。由此可知，本发明为帧率上 转换操作鉴定提供了有效、简单的方法，有效保证了原始视频的安全、可靠传输，保证公众 权益，经济和社会效益巨大。
【主权项】
1. 一种基于噪声水平估计的视频运动补偿帖率上转取证方法，其特征在于，首先计算 待鉴定视频各帖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 据可信度设置阔值，当可信度大于阔值，则待鉴定视频为由运动补偿帖率上转换编辑过的 伪造视频，否则为原始视频。2. 根据权利要求1所述的基于噪声水平估计的视频运动补偿帖率上转取证方法，其特 征在于，由W下步骤实现： (1) 计算待鉴定视频各帖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帖视频帖的亮度成份ft，t= 1，2,…，T，T为视频序列总帖数，由式（1)计算 一级小波分解的最高频子带系数：式（1) 其中，（m，n)为像素位置坐标，X表示卷积运算，偶数索引n=化、m=化，k> 0,代表 非负处计算卷积时进行滤波和用2下采样，馬和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： /!,;二[-0.0758, -0.0296,0.4976,0.別:67,化2979, -().0992, -().() 126,0.()322" h*= [-0. 0322, -0. 0126,0. 0992,0. 2979, -0. 8037,0. 4976,0. 0296, -0. 0758] 利用最高频子带系数计算视频帖的噪声标准差如下：式似 其中Median(Wt)表示取输入向量胖4的中值，Iw4-Median(W4)I表示取输入向量W^-Median卿4)的绝对值，Median(IW^-Median(Wt)I)表示取输入向量IW^-Median(胖4) 的中值；； (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：式做 其中T为视频序列总帖数，F(k)为傅立叶频谱，e'《为复指数函数； (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： 对傅立叶频谱F化）作高通滤波处理，具体为：式（4) 其中护脚为高频滤波后的傅立叶频谱，d取0. 12 .T的整数部分，对#似显著性增强处 理如下：式巧） 其中S化）为高频谱的显著分布谱； (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化)，分离异常尖峰集刮巧，方法为： 计算尖峰谱P化）的均值Ep,设定异常阔值化ri= 0. 8EP，对P化）作硬阔值处理，即低 于化ri的尖峰置0,否则P化）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； (5)利用频谱尖峰和异常尖峰子集计算可信度，根据可信度设置阔值，当可信度大于阔 值，则待鉴定视频为由运动补偿帖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：其中 >为由异常尖峰集刮4构造的向量，Ni为异常尖峰集叫/〇的容量，P为由尖峰谱P似构造的向量，郝Mean(巧分别为取#脚最大值和取P的平均值，当CV值大于 化则认定视频为由运动补偿帖率上转换编辑过的伪造视频，否则为原始视频。
【专利摘要】本发明涉及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，方法是，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，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。
【IPC分类】H04N19/51, H04N19/80, H04N19/117
【公开号】CN105376584
【申请号】CN201510807782
【发明人】李然, 马行坡, 郭华平, 刘宏兵
【申请人】信阳师范学院
【公开日】2016年3月2日
【申请日】2015年11月20日