N，計算獲取第i幀圖像與第i+1幀圖像之間的光流矢量矩陣O1,1彡i彡N-I; 步驟S2,粗檢，包括利用光流值的一致性對整個視頻進行粗檢，獲取光流值明顯突變的 幀，判定為疑似的篡改位置，將相關(guān)的幀序號存入集合C1;實現(xiàn)方式包括以下子步驟， 步驟S2-1，計算第i幀圖像對應(yīng)的光流值0_(i)，光流值0_⑴為光流矢量矩陣仏中 各元素的絕對值之和； 步驟S2-2,利用加窗法計算出第i幀圖像的光流值與窗口內(nèi)其他圖像幀的光流值平均 值的比值，獲取第i幀圖像光流值的變化率0 1; 步驟S2-3,對光流值的變化率進行閾值判斷，若13i大于等于預(yù)設(shè)的相應(yīng)閾值，則說明 第i幀與第i+1幀圖像之間可能存在篡改，判定為疑似的篡改位置，將相關(guān)的幀序號i_l、 i、i+1存入集合C1，設(shè)集合(^有M個幀序號，M彡N-I; 步驟S3,細檢，包括基于光流矢量的相關(guān)性對光流矢量矩陣縮略處理后，計算與疑似篡 改幀序號的光流矢量矩陣具有較強相關(guān)性的幀，獲取疑似的copy-move幀對，存入集合C2; 實現(xiàn)方式包括以下子步驟， 步驟S3-1，利用預(yù)設(shè)的縮略因子d對光流矢量矩陣仏進行縮略，得到縮略矩陣0' 1； 步驟S3-2，對幀序號屬于集合C1中的任一幀，設(shè)幀序號為j，依次求解各縮略矩陣0'i與第j幀圖像對應(yīng)的縮略矩陣〇' ^的線性相關(guān)度值cor(i，j)，針對第j幀得到的N-I個線 性相關(guān)度值cor(i,j)，構(gòu)成相關(guān)系數(shù)行向量C1X(N1); 步驟S3-3,對幀序號屬于集合(^中的各幀圖像相應(yīng)相關(guān)性系數(shù)行向量Cimn1}的元素 進行閾值判斷，若某元素大于預(yù)設(shè)相應(yīng)閾值，判斷為疑似的copy-move幀對，將相應(yīng)幀序號 對加入集合C2; 步驟S4,精化，利用視頻時間上的連續(xù)性從去除誤檢幀；實現(xiàn)方式包括以下子步驟， 步驟S4-1，對于幀序號對（i，j)GC2，若幀序號滿足Ij-i| <W，則從集合(：2中刪除； 步驟S4-2,對于幀序號對（i，j)GC2，計算幀序號對（i-1，j-1)、（i+1，j+1)幀對的線 性相關(guān)度值cor(i-1,j-1)、cor(i+1,j+1)，若cor(i-1,j-1)、cor(i+1,j+1)均小于相應(yīng)的 預(yù)設(shè)閾值，則從集合(：2中刪除； 步驟S4-3,對集合C2中的元素進行整合，先調(diào)整幀序號對（i，j)滿足i<j，再尋找滿 足下式的元素對（ip，jp)和（iq，jq)， Jq-Jp=iq_ip5.jq-iq=jp-ip, 其中，P、q為復(fù)制粘貼幀對（i，j)依次在集合〇；中的位置，設(shè)jq>jp、iq>ip，jq-jp =iq-iP=k； 則判斷圖像序列{jp,jp+1, . . .，jq,jq+1}與Up,ip+1, . . .，iq,iq+1}是復(fù)制粘貼關(guān)系，且篡改 幀數(shù)為k+1; 步驟S5,利用光流的一致性對步驟 4 所得{jp,jp+1,. . .，jq,jq+1}與{ip,ip+1,. . .，iq,iq+1} 區(qū)別復(fù)制幀與粘貼幀，對篡改視頻進行恢復(fù)。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述視頻同源copy-move篡改檢測方法，其特征在于：步驟S5的實 現(xiàn)如下， 對于步驟4所得圖像序列{jp,jp+1,. . .，jq,jq+1}與{ip,ip+1,. . .，iq,iq+1}的起始幀第ip 幀、第jP幀，與步驟2中所得集合C:進行對比，若iPGCi，則ip為復(fù)制序列段的起始幀序 號，iq+i為復(fù)制序列段的終止幀序號，jp為粘貼序列段的起始幀序號，jq+i為粘貼序列段的終 止幀序號；否則，jpeC1，則第jp幀為粘貼幀序列的起始幀，jq+1為復(fù)制序列段的終止幀序 號，ip為粘貼序列段的起始幀序號，iq+i為粘貼序列段的終止幀序號； 將粘貼序列段刪除，得到copy-move篡改前的原始視頻。3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述視頻同源copy-move篡改檢測方法，其特征在于所述線性 相關(guān)度值的求取如下， 設(shè)第i幀圖像對應(yīng)的縮略矩陣CV相應(yīng)一維的行向量為〇",，第j幀圖像對應(yīng)的縮略 矩陣〇' ,相應(yīng)一維的行向量為0",，設(shè)行向量0",與〇",各有S個元素，分別記為xt、 yt，l<t<S，利用如下公式計算向量0" 1與0",的相關(guān)系數(shù)cor，作為線性相關(guān)度值 cor (i,j),其中，;r、>'分別為行向量0" 1與0"j的元素均值。4. 一種視頻同源copy-move篡改檢測系統(tǒng)，所述copy-move表示復(fù)制粘貼，其特征在 于，包括以下模塊： 預(yù)處理模塊，用于讀入待檢測的視頻，記視頻總幀數(shù)為N，計算獲取第i幀圖像與第i+1 幀圖像之間的光流矢量矩陣O1,1彡i彡N-I; 粗檢模塊，用于利用光流值的一致性對整個視頻進行粗檢，獲取光流值明顯突變的幀， 判定為疑似的篡改位置，將相關(guān)的幀序號存入集合C1;包括以下子模塊， 光流值提取子模塊，用于計算第i幀圖像對應(yīng)的光流值〇_(i)，光流值〇_(i)為光流 矢量矩陣O1中各元素的絕對值之和； 光流變化率提取子模塊，用于利用加窗法計算出第i幀圖像的光流值與窗口內(nèi)其他圖 像幀的光流值平均值的比值，獲取第i幀圖像光流值的變化率0 1; 變化率閾值判斷子模塊，用于對光流值的變化率進行閾值判斷，若P1大于等于預(yù)設(shè)的 相應(yīng)閾值，則說明第i幀與第i+1幀圖像之間可能存在篡改，判定為疑似的篡改位置，將相 關(guān)的幀序號i-1、i、i+1存入集合C1，設(shè)集合(^有M個幀序號，M彡N-I; 細檢模塊，用于基于光流矢量的相關(guān)性對光流矢量矩陣縮略處理后，計算與疑似篡改 幀序號的光流矢量矩陣具有較強相關(guān)性的幀，獲取疑似的copy-move幀對，存入集合C2;包 括以下子模塊， 縮略矩陣提取子模塊，用于利用預(yù)設(shè)的縮略因子d對光流矢量矩陣(^進行縮略，得到 縮略矩陣CV1; 相關(guān)度提取子模塊，用于對幀序號屬于集合C1中的任一幀，設(shè)幀序號為j，依次求解各 縮略矩陣O1'與第j幀圖像對應(yīng)的縮略矩陣0' ^的線性相關(guān)度值cor(i，j)，針對第j幀得 到的N-I個線性相關(guān)度值cor(i,j)，構(gòu)成相關(guān)系數(shù)行向量Cix1); 相關(guān)度閾值判斷子模塊，用于對幀序號屬于集合C1中的各幀圖像相應(yīng)相關(guān)性系數(shù)行向 量。^^D的元素進行閾值判斷，若某元素大于預(yù)設(shè)相應(yīng)閾值，判斷為疑似的⑶py-m〇ve幀 對，將相應(yīng)幀序號對加入集合C2; 精化模塊，用于利用視頻時間上的連續(xù)性從去除誤檢幀；包括以下子模塊， 第一精化子模塊，用于對于幀序號對（i，j)eC2，若幀序號滿足Ij-iI<W，則從集合 (：2中刪除； 第二精化子模塊，用于對于幀序號對（i，j)GC2，計算幀序號對（i-1，j-1)、（i+1，j+1) 幀對的線性相關(guān)度值cor(i-1,j-1)、cor(i+1,j+1)，若cor(i-1,j-1)、cor(i+1,j+1)均小 于相應(yīng)的預(yù)設(shè)閾值，則從集合(：2中刪除； 整合子模塊，用于對集合C2中的元素進行整合，先調(diào)整幀序號對（i，j)滿足i<j，再 尋找滿足下式的元素對（ip，jp)和（iq，jq)， Jq-Jp= 1q_ip5.jq-iq=jp-ip, 其中，P、q為復(fù)制粘貼幀對（i，j)依次在集合〇；中的位置，設(shè)jq>jp、iq>ip，jq-jp =iq-iP=k； 則判斷圖像序列{jp,jp+1,. . .，jq,jq+1}與{ip,ip+1,. . .，iq,iq+1}是復(fù)制粘貼關(guān)系，且篡改 幀數(shù)為k+1 ; 恢復(fù)模塊，用于利用光流的一致性對精化模塊所得UP，jp+1，...，jq，jq+1}與 {ip，ip+ 1，. . .，iq，iq+1}區(qū)別復(fù)制幀與粘貼幀，對篡改視頻進行恢復(fù)。5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述視頻同源copy-move篡改檢測系統(tǒng)，其特征在于：恢復(fù)模塊的 實現(xiàn)如下， 對于精化模塊所得圖像序列{jp,jp+1, . . .，jq,jq+1}與Up,ip+1, . . .，iq,iq+1}的起始幀第ip幀、第jp幀，與粗檢模塊中所得集合C進行對比，若ipeCi，則ip為復(fù)制序列段的起始幀 序號，iq+1為復(fù)制序列段的終止幀序號，jp為粘貼序列段的起始幀序號，jq+l為粘貼序列段的 終止幀序號；否則，jpGC1，則第jp幀為粘貼幀序列的起始幀，j^為復(fù)制序列段的終止幀 序號，ip為粘貼序列段的起始幀序號，iq+i為粘貼序列段的終止幀序號； 將粘貼序列段刪除，得到copy-move篡改前的原始視頻。6. 根據(jù)權(quán)利要求4或5所述視頻同源copy-move篡改檢測系統(tǒng)，其特征在于：所述線 性相關(guān)度值的求取如下， 設(shè)第i幀圖像對應(yīng)的縮略矩陣CV相應(yīng)一維的行向量為〇",，第j幀圖像對應(yīng)的縮略 矩陣〇' ,相應(yīng)一維的行向量為0",，設(shè)行向量0",與〇",各有S個元素，分別記為xt、 yt，l<t<S，利用如下公式計算向量0" 1與0",的相關(guān)系數(shù)cor，作為線性相關(guān)度值 cor (i,j),其中，*、J:分別為行向量〇"占〇"j的元素均值。
【專利摘要】一種視頻同源copy-move篡改檢測方法及系統(tǒng)，首先預(yù)處理，包括讀入待檢測的視頻，獲取幀圖像之間的光流矢量矩陣；粗檢，包括利用光流值的一致性對整個視頻進行粗檢，獲取光流值明顯突變的幀，判定為疑似的篡改位置；細檢，包括基于光流矢量的相關(guān)性對光流矢量矩陣縮略處理后，計算與疑似篡改幀序號的光流矢量矩陣具有較強相關(guān)性的幀，獲取疑似的copy-move幀對；精化，利用視頻時間上的連續(xù)性從去除誤檢幀；最后利用光流的一致性區(qū)分復(fù)制幀與粘貼幀，對篡改視頻進行恢復(fù)。本發(fā)明比同類現(xiàn)有方法，可更準(zhǔn)確地定位復(fù)制粘貼幀的篡改位置，并對視頻進行恢復(fù)，有較好的對抗高斯噪聲、濾波處理、二次壓縮的魯棒性，具有較強的實用性。
【IPC分類】H04N19/89
【公開號】CN105141968
【申請?zhí)枴緾N201510522326
【發(fā)明人】徐正全, 賈姍, 王濤, 張文婷
【申請人】武漢大學(xué)
【公開日】2015年12月9日
【申請日】2015年8月24日