基于宏块类型变化特征的视频帧间篡改检测方法
【技术领域】
[0001 ]本发明设及视频篡改检测方法技术领域，具体地，设及一种基于宏块类型变化特 征的视频帖间篡改检测方法。
【背景技术】
[0002] 随着互联网的快速发展和多媒体技术的不断成熟，数字多媒体特别是图像和视频 文件开始大量进入人们的日常生活，强大的多媒体编辑软件(例如化otoshop、视频编辑专 辑)的出现，使人们得W更加方便地修改原始图像、剪辑原始视频，在运些工具带给人们便 利的同时，也造成了很大的隐患，在某些特殊环境例如个人隐私、司法取证、社会稳定中，篡 改视频经常会带来很大的社会影响力。因此对视频有无篡改的判断变得格外重要。帖间篡 改行为(帖删除、帖插入)作为视频篡改手段中最基本、最常见的一种篡改手段受到了国内 外学者的重视。
[0003] 现有的帖间视频篡改检测手段大致分为编码和非编码两个层面。非编码层面的检 测手段一般通过视频帖内容的不连续性对视频进行检测，需要将视频解码成图片，然后提 取视频内容方面的特征(例如光流场、速度场等），相关方法在提取特征上会消耗大量的计 算资源。本文所采用的是编码层面的检测方法，目前公开发表的编码层面的视频篡改检测 专利中，有下列几篇与本文方法具有一定相似性:公开号为CN104469361 A，题为《一种具有 运动自适应性的视频删帖取证方法》的专利对视频序列中P帖运动残差数据的波动强度进 行量化，根据波动强度序列判断删帖行为，此方法在对运动剧烈的视频检测效果不佳;公开 号为CN103533377 A，题为《一种基于H.264/AVC视频的删帖篡改检测方法》的专利根据P帖 的平均残差序列在视频篡改前后会有不同的时域和频域特性，将时域特性和频域特性作为 双重特征进行分类，此方法的检测率有待改进。公开号为CN104093033 A，题为《一种H.264/ AVC视频的删帖鉴定及删帖数量估计的方法》的专利通过计算视频的模糊效应序列，WGOP 为单位进行平均得到MBAS序列，并将其作为特征利用分类器进行删帖的判断。上述的S种 方法均只能对帖间篡改行为中的帖删除进行检测，并没有涵盖另一种常见的帖插入的篡改 模式，存在一定的局限性。
【发明内容】
[0004] 针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种基于宏块类型变化特征的视频 帖间篡改检测方法。
[0005] -种基于宏块类型变化特征的帖间视频篡改检测方法，包括如下步骤：
[0006] 步骤1:对视频进行解码操作，统计视频P帖、B帖中各类宏块数量；
[0007] 步骤2:提取视频序列中的异常P帖、B帖，得到原视频的异常帖序列；
[000引步骤3:根据异常帖的数量，判断视频是否经过帖间篡改；
[0009]步骤4:对存在帖间篡改嫌疑的视频进行周期性检测，判断视频篡改的类型，所述 篡改的类型包括:帖删除和帖插入。
[0010] 优选的，步骤I包括如下步骤：
[0011] 步骤1.1:根据视频不同的编码格式选取相应的解码器对视频进行部分解码；
[0012] 步骤1.2: W当前编码格式最小宏块大小为单位解码获得视频P帖、B帖中各个宏块 的编码类型；
[0013] 具体地，若当前编码格式最小宏块大小为NXN，在一些区域被划分为NX2N或者2N X 2N的大小，则将N X 2N的宏块记作2个N X N的宏块，而2N X 2N的宏块则记作4个N X N的宏 块；
[0014] 步骤1.3:分类统计P帖、B帖中各类宏块的数量，统计量的表示方法如下：
[001引记第n个P帖:帖内编码宏块数量i(n)，跳跃编码宏块数量S(n);
[0016] 记第n个B帖:前向参考宏块数量bi(n)，后向参考宏块数量b2(n)。
[0017] 优选的，步骤2包括如下步骤：
[0018] 步骤2.1:对于步骤1.3获得的B帖中相关宏块的统计量，计算前向参考宏块占单向 参考宏块的比例P(n)，如公式(1)所示：
(1)
[0020] 步骤2.2:通过判别条件提取P帖、B帖的异常帖，
[0021] P异常帖的判别条件为：
[0022] i(n_l)<i(n) ni(n)〉i(n+l)n s(n_l)〉s(n) ris(n)<s(n+l)
[0023] 式中：i(n-l)表示第n-1个P帖的帖内编码宏块数量，s(n-l)表示第n-1个P帖的跳 跃编码宏块数量，i(n+l)表示第n+1个P帖的帖内编码宏块数量，s(n+l)表示第n+1个P帖的 跳跃编码宏块数量；
[0024] B异常帖的判别条件为：
[00 巧]p(n)<min{p(i)|n-j-l<i<n}
[0026]步骤2.3:将步骤2.2中判断为异常帖的视频帖还原到原视频序列，得到异常帖序 列F(n)，表达式为如下式(2) 「 1 、_fl第n贼力异常贼1 一、 〇〇27 仰―{〇 - 第。倾为非异常械f
[002引其中，n的取值范围为[1，N]，N为视频总帖数。
[0029] 优选的，步骤3包括如下步骤：
[0030] 步骤3.1:根据步骤2.3统计的异常帖序列，统计视频编码中P帖和B帖的数量M，统 计视频异常帖数量D，异常帖数量D的计算方法如下式(3)所示：
[0031] D = 2二巧） （3)
[0032] 步骤3.2:计算出测试视频的D/M值，将D/M值与阔值Tl比较，根据比较结果判断是 否经过帖间篡改操作，其中，所述D/M值为被判断为异常帖的视频帖占测试视频总P帖、B帖 数量的比例，其中，阔值Tl的取值区间为(0，1);
[0033] 当D/M值大于等于阔值Tl,则该视频判定为经过帖间篡改操作；
[0034] 当D/M值小于阔值Tl，则该视频判定为原始视频。
[0035] 优选的，步骤4包括如下步骤：
[0036] 步骤4.1:对于在步骤3中判断为经过帖间篡改的视频，计算帖删除疑似度G;
[0037] 步骤4.2:将帖删除疑似度G与阔值T2比较，根据比较的结果判断篡改类型，其中， 阔值T2的取值区间为(0，1);
[0038] 若G大于等于阔值T2,则该检测视频篡改类型判定为帖删除；
[0039] 若G小于阔值T2,则该检测视频篡改类型判定为帖插入。
[0040] 6、根据权利要求5所述的基于宏块类型变化特征的视频帖间篡改检测方法，其特 征在于，所述步骤4.1包括：
[0041] 步骤4.1.1:对每个异常帖计算该异常帖作为删除点关于周期T的疑似度，如公式 (4)所示：
(4)
[0043] 式中：G(T，k)表示关于k位置处在T周期内的疑似度，参数k表示该异常帖在原视频 帖序列中的序号；
[0044] 步骤4.1.2:计算W每个异常帖为删除点对应的帖删除疑似度G(k)，如公式(5)所 示：
[0045] G(k} = maxG(r,l) (5:)
[0046] 步骤4.1.3:提取最大的G化)即为该视频的帖删除疑似度，如公式(6)所示：
[0047] G = max (7 (yc) (6) k
[004引与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
[0049] 1、本发明中的方法不仅能够监测视频的P帖，还能够提取B帖的特征进行检测，实 验表明本发明中的方法在MPEG-2、MPEG-4、H. 264格式的视频都有不错的检测效果。
[0050] 2、本发明提供的基于宏块类型变化特征的帖间视频篡改检测方法在解码过程中 可W直接获取相关特征，因此检测速度快。
[0051] 3、本发明在检测视频是否篡改的同时，能对具体的视频帖间篡改手段(帖删除、帖 插入)进行判断和区分。
【附图说明】
[0052] 通过阅读参照W下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、 目的和优点将会变得更明显：
[0053] 图1为本发明提供的模型框架图；
[0054] 图2为本发明提供的异常帖序列提取的流程图。
【具体实施方式】
[0055] 下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。W下实施例将有助于本领域的技术 人员进一步理解本发明，但不W任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术 人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可W做出若干变形和改进。运些都属于本发明 的保护范围。
[0056] 如图I所示，根据本发明提供的基于宏块类型变化特征的帖间视频篡改检测方法， 包括如下步骤：
[0057] 步骤1:对视频进行解码操作，统计视频P帖、B帖中各类宏块数量；
[0058] 步骤2:提取视频序列中的异常P帖、B帖，得到原视频的异常帖序列；
[0059] 步骤3:根据异常帖的数量，判断视频是否经过帖间篡改；
[0060] 步骤4:对于判断为有帖间篡改嫌疑的视频，通过周期性检测，判断视频篡改类型 (帖删除和帖插入)。
[0061] 优选的，所述步骤1包括如下步骤：
[0062] 步骤