基于区域时空特征的复制-粘贴检测算法研究与实现

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随着信息时代的进步,人们获取多媒体信息日益便捷,视频娱乐也渐渐成为了人们生活中不可缺少的一部分。而视频处理软件的进步使得视频篡改的技术成本大大降低,致使现在被篡改视频随处可见。在此情形下,除了需要提高网络内容监管力度,更需要对篡改视频进行有效的检测。所以无论是从理论研究价值考虑,还是从社会价值考虑,对视频篡改检测算法进行研究是非常有必要的。视频复制-粘贴是一种常见的视频帧内篡改方式,此篡改能在视频中添加新的目标或者隐藏已有目标,并达到肉眼无法察觉的程度。目前,对此篡改方式的检测算法存在着多个问题:未充分利用视频时域信息、对压缩的鲁棒性较低等,本文针对以上问题从视频区域特征入手,提出了两种视频复制-粘贴篡改检测算法。本文提出了一种基于时偏特性的复制-粘贴篡改检测算法,其充分利用了视频时域信息,提出了视频时偏特性。该算法通过提取区域时间维度特征,结合时域偏移特性,使用相位相关算法定位了复制-粘贴的篡改位置。该算法使用光流表征视频时域特征,使用梯度直方图表征区域空间纹理特征,通过改造相位相关算法建立偏移计算模型,定位篡改偏移位置从而达到检测的目的。从实验结果来看,此算法有效地利用了时域信息定位篡改帧,相比于其他算法在不增加算法复杂度的情况下,提高了检测准确率。本文提出了一种基于3D-HOG特征的复制-粘贴篡改检测算法。该算法从时空相关性角度出发,使用3D-HOG特征表征像素的时空特性。篡改者无论是拷贝背景来掩盖前景,还是在场景中增加目标,都离不开视频块的复制。考虑到篡改位置的空间和时间特征都存在极高的相关性,本文通过3D-HOG特征描述该区域的时空属性进行检测。首先对视频进行图像阈值等预处理,确定相关检测参数,接着通过计算视频的3D-HOG特征建立特征矩阵,使用特征向量之间的角度确定特征的距离,从而生成判定矩阵。最后,在判定矩阵的基础上使用滑动窗口对篡改区域进行定位。实验结果表明,该检测算法利用3D-HOG特征所包含的时空信息成功地检测到了复制-粘贴所产生的痕迹。
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