基于编码域下统计特征的视频双压缩检测算法研究与实现

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随着信息时代的到来,电子视频已经成为了人们生活中必不可少的一部分,同时也已经成为了司法机关认可的电子证据。然而由于各种视频编辑软件的出现,视频篡改也变得更加容易,因此如何保证视频内容的真实性和完整性近年来受到了更多研究者的关注。一个视频经过有意义的篡改,必定会经历一次双压缩过程,因此双压缩检测在视频篡改检测领域中有着重要的意义。现有的双压缩检测算法在第二次压缩使用不同的量化因子时,有着非常高的准确率。然而当第二次压缩使用与第一次压缩相同量化因子时,二次压缩与单次压缩视频的差别非常细微,使得现有的算法都无法检测,相同量化因子下的双压缩检测成为了一个难题。本文从视频的编解码进行分析,提出了基于编码域下统计特征的相同量化因子下的视频双压缩检测算法。本文首先提出了一种基于宏块模式的相同量化因子下MPEG双压缩检测算法。宏块模式包括了宏块类型和运动矢量,通过使用相同量化因子进行重复压缩,发现相邻两次压缩的P帧中宏块模式发生改变的宏块数量随着压缩的次数增加而逐渐减少。利用该性质提取了宏块模式统计特征,最后利用支持向量机进行分类。实验结果表明基于宏块模式的检测算法在相同量化因子下的MPEG双压缩检测中有着较高的准确率,同时对于不同量化因子和不同编码器均有较好的鲁棒性。另外通过实验证明基于宏块模式的检测算法可以有效检测同比特率下的MPEG双压缩视频。本文接着提出了一种基于误差特征的相同量化因子下MPEG双压缩检测算法。该算法基于在解码过程中产生的取整误差和截断误差在单次压缩视频和二次压缩视频中有着不同的特征,通过提取取整误差和截断误差的数量、绝对值最大值、均值以及方差作为误差统计特征,最后利用支持向量机进行检测。实验表明该算法在小量化因子的情况下取得了较好的检测效果。最后本文提出了宏块模式结合误差特征的相同量化因子下MPEG双压缩检测算法。由于基于误差特征的检测算法在大量化因子的情况下检测效果不佳,而基于宏块模式的算法在大量化因子下的检测准确率略高于小量化因子下的检测准确率。因此通过结合宏块模式和误差特征,弥补了单独使用两种特征时的缺点。为了保持模型的简单性,通过特征分析进行了降维工作,最后通过实验证明结合两种特征的相同量化因子下MPEG双压缩检测算法在不同编码器和不同量化因子下的整体检测准确率均有一定的提升,算法具有更强的鲁棒性。
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