基于时偏特征的视频同源Copy-Move检测方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及视频帖内篡改检测方法，具体地，设及一种基于时偏特征的视频同源 Copy-Move检测方法。
【背景技术】
[0002] 随着视频处理技术的进步，视频篡改的技术成本也随之减少，致使现在篡改视频 随处可见。W前一直可W作为司法鉴定证据的监控视频，现如今看来也变得没有W前那么 可信了。同时，互联网技术的成熟，也让篡改视频的社会影响力直线上升，视频篡改违法犯 罪成本下降。在此情形下，一方面需要提高网络内容监管力度，另一方面需要对篡改视频进 行有效的检测。
[0003] 目前，视频篡改主要分为帖内篡改和帖间篡改，帖间篡改是篡改者在帖级别对视 频进行包括帖删除、帖插入等原子操作。帖内篡改是对视频帖内的某个物体或者某个部分 进行篡改（例如移除视频中出现的某个物体），具体的篡改操作可W包括插入、覆盖、修复 等。此类篡改的操作对象为视频帖的某个区域，类似于图像篡改，篡改者需要做好对篡改区 域边缘的处理W避免留下可见的篡改痕迹。由于物体在视频中会持续出现一段时间，导致 篡改的工作可能需要在连续的多帖进行。简单的说，帖间篡改是W视频帖为单位的篡改操 作，而帖内篡改则是W像素点为基本篡改单位。
[0004] 经过对现有帖内Copy-Move篡改检测技术的检索发现，公开号为CN103945228A，公 开日为2014年7月23日的中国专利记载了一种"基于时空关联性的视频帖内copy-move篡改 检测方法"，该方法利用整帖相位相关性W及块匹配的检测方法来判定视频两两帖之间是 否存在copy-move篡改。但是该方法针对的是运动目标的copy-move行为，而忽略了背景或 静止物体的copy-move篡改行为，运使得该方法在帖内篡改检测中存在一定的局限性。通过 对现有文献的检索发现，新加坡学者Subramanyam利用HOG特征进行检测copy-move,意大利 学者则采用互相关来检测视频中copy-move的块，无论W上哪种方式，基本都采用了空间特 征匹配的方式进行检测而忽略了时间域特征。
【发明内容】
[0005] 针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种基于时偏特征的视频同源 Copy-Move检测方法。
[0006] 根据本发明提供的基于时偏特征的视频同源Copy-Move检测方法，包括如下步骤：
[0007] 步骤1:对测试视频进行时空分块预处理，得到分块视频，并采用LK光流法计算分 块视频的光流序列，得到该视频的区域光流矩阵；
[000引步骤2:根据步骤1中得到的区域光流矩阵，通过相位相关计算区域的时域偏移矩 阵，偏移矩阵中每个空间的值为与对应位置最可疑的时空位置坐标，包括空间位置和所在 帖数；
[0009]步骤3:对测试视频进行分块，并计算每个块的方向梯度直方图Histogram of Oriented Gradient特征，简称册G特征，生成册G特征矩阵；
[0010] 步骤4:由步骤2可计算出的每帖每个空间坐标块的可疑块位置，计算块与可疑块 的册G特征差异性，生成判决矩阵，将该判决矩阵与真实值比对产生准确率。
[0011] 优选地，所述步骤1包括如下步骤：
[0012] 步骤1.1:对测试视频每一帖进行空间域分块；
[0013] 步骤1.2:采用LK光流法计算视频每一帖的每一个像素的光流；
[0014] 步骤1.3:根据步骤1.1得到的分块，将每个块中光流值的总和作为该块的光流值， 并放于光流矩阵中，得到光流矩阵健。，计算公式如下：
[0017] 式中：bx, by表示块空间X、Y坐标，to为该光流所在的起始帖，端表示第to帖(bx, by)块处的光流值，山7)111化义而)表示所有在块化义而）中的像素点如山7)表示像素点 (x，y)处的光流向量。
[0018] 优选地，所述步骤1.1中对测试视频每一帖进行空间域分块;具体地，选择块大小 为16X16像素大小的块并使得所分块相互之间有重叠，设置互相覆盖的面积为50%，则重 叠块面积为8 X 16像素大小的块。
[0019] 优选地，所述步骤1.2包括如下步骤：
[0020] 步骤1.2.1:对视频帖进行高斯滤波，得到平滑图像；
[0021] 步骤1.2.2:提取平滑图像的不同尺度的金字塔模型图像，并对每一层金字塔计算 光流；
[0022] 步骤1.2.3:将每一层的光流值合并成完整的光流场。
[0023] 优选地，所述步骤2包括如下步骤：
[0024] 步骤2.1:对测试视频进行时间域分片，使得每个分片相互之间覆盖25%帖数，即： 若W8帖为一个分片大小，则覆盖长度为2帖；
[0025] 步骤2.2:将分片后的块光流从光流矩阵中取出作为样品，计算样品与剩余的空间 位置块的完整光流序列的相位相关，判断是否存在偏移，如果存在，则在偏移矩阵的位置 巧处记下该偏移参数^'，7'，*'），其中，6^、67、切分别为样品的空间横纵坐标和其所在 帖数，x'、y'、t'分别为与样品存在相位相关的偏移块的空间横纵坐标和所在帖数;计算每 一帖的分片光流与光流矩阵序列0的相位相关，如果存在偏移参数，则在偏移矩阵中该位置 为该偏移参数，否则置为0。
[0026] 优选地，所述步骤2.2中的相位相关定义如下：
[0027] 将光流大小的时间序列作为信号，每个空间位置就有了一个长度为N的序列，N为 视频帖数，设0为计算所得的光流序列，贝U
[0029]其中，t为帖数，（x，y)为计算光流的块空间位置，F为总帖数，W、H分别为视频帖的 横坐标和纵坐标块的数目，of为计算出的光流大小，将空间坐标(xO，yO)，时间坐标to处At 长度的光流序列作为信号模板g(to);
[0030] g{t〇) = OfXX^'；
[0031] 将完整光流序列0作为原始信号，g(to)作为待测信号，计算功率谱S(tm)如下：
[003引其中，0x,y( ? )心（《 )分别为0x,y、g(t0)的傅里叶变换，f-1表示傅里叶逆变换， 0x,y为至间坐标为(X ,y)的区域块的光流序列，V表不任意块。由于存在自比较的情况，最大 值总是与自身光流序列对比的偏移结果，另max为取第二大值;通过求得与g(to)相同的光 流序列所在的时间偏移量tm，篡改区域存在因为拷贝而相同的序列，非篡改区域则因找不 到同样的序列而被判定为原始区域；
[0034]由于经过复制粘贴篡改区域的光流序列存在匹配的另一个光流序列，通过将一定 时间长度的光流序列作为输入和空间坐标完整的光流序列进行相位相关计算，寻找到可能 的偏移量即找到潜在的篡改点，偏移矩阵货6,.计算公式如下：
[00对 Cn.=!';; 把;），;
[0雌W)，'化='扫
[0036] 式中：S (t")表示一帖中bx、by位置处A t时间长度的光流序列与所有完整时间的 光流序列的相位相关计算，U表示在相位相关计算中取得第二大相似度的帖位置，to表示当 前帖的帖数;如果当前块(bx，by，to)和所有其他块都没有找到偏移量就置为0,得到每一帖 的块偏移矩阵P。
[0037] 优选地，所述步骤3包括如下步骤：
[0038] 步骤3.1:根据步骤1所采用的空间域分块方法，将视频进行分块处理；
[0039] 步骤3.2:计算视频中的块的HOG特征描述子，置于该块所处的时空坐标(x，y，t) 处，生成HOG矩阵，表示为H，计算公式如下： , ,1<片.\-<公^'
[0040] 好二h(巧{bwbv) f
[0041] 式中:BW、BH分别为x、y轴块的总数，hog为计算HOG的函数。
[0042] 优选地，所述步骤4包括如下步骤：
[0043] 步骤4.1:根据步骤2所得的时域偏移矩阵，提取存在偏移的序列对；