基于编码特性的视频篡改检测关键技术的研究

The rapid development of digital video processing technology makes video forgery more and more common in social life. If forged videos are abused, they will not only mislead people's understanding of the content, but also may lead to moral or legal disputes. Consequently, there is a growing need for the techniques of digital video tampering detection in the society nowadays. However, the existing techniques of video tampering detection still encounter some drawbacks, such as multiple constraint conditions, inadequate accuracy, etc. Therefore, the existing techniques cannot meet the needs of practical forensic work yet, and there are still a lot of urgent issues to be solved in video forensics. . In this regard, this project aims to develop new methods of tampering detection that are more suitable for variable conditions and with higher detection rates. We intend to study and solve three challenging issues based on video codec characteristics, including:. (1) studying the detection method for shift-double-compressed videos based on compression artifacts;. (2) studying the detection and localization method for tampered videos with intra-frame object-removal based on the characteristics of macroblock statistics;. (3) studying the detection and positioning method for green-screen composite videos based on macroblock characteristics of figure edge. . The in-depth research work of this project will enrich the existing video tampering detection methods, and further promote the development of digital forensics.

数字视频处理技术的快速发展使得视频伪造现象在社会生活中越来越常见。如果伪造的视频被滥用，不仅会误导人们对于内容的理解，还可能引起道德或法律的纠纷，因此数字视频篡改检测技术是当前社会和司法鉴定所亟需的。然而，现有的视频篡改检测技术还普遍存在着限定条件偏多、检测率不够高等问题，使得现有技术尚不能满足现实中取证的需要。视频取证领域亦存在着大量亟待解决的具有挑战性的问题。对此，本项目以建立更适合于多变环境、算法高效并且检测率更高的视频篡改检测的新方法为目标，以视频编码特性的研究为切入点，拟研究并解决其中三个具有挑战性的问题，包括：(1)研究基于压缩效应的移位二次压缩视频的检测技术；(2)研究基于宏块统计特征的帧内对象移除篡改视频的检测和定位技术；(3)研究基于人物边缘邻域宏块特性的绿幕合成视频的篡改和定位技术。本项目的研究工作将丰富现有的视频篡改检测方法，并进一步推动数字取证领域的发展。

近年来，随着深度学习和数字视频处理技术的快速发展，视频伪造/篡改现象在社会生活中越来越常见。如果伪造的视频被滥用，不仅会产生版权纠纷，还会误导人们对于内容的理解，从而引起道德或法律的问题，因此数字视频篡改检测技术，即数字视频取证，是当前社会和司法鉴定所亟需的。目前视频取证领域亦存在着大量亟待解决的具有挑战性的问题。.在本项目的支持下，项目组以视频取证研究为核心，从视频非对齐重压缩检测、视频转码重压缩检测以及视频重获取检测等方面展开研究，取得一系列研究成果，具体介绍如下：一、在视频二次压缩方面，项目组进行了多方位深入研究，其中代表性成果包括：设计了基于视频帧模糊效应的非对齐视频重压缩检测方法，建立了基于HEVC视频帧内PU分布特性的AVC/HEVC转码视频的检测算法，建立了基于HEVC视频I帧PU分布特性的MPEG系列/HEVC转码视频的检测方法。二、在视频重获取检测方面，建立了2000段视频的重获取视频数据集，设计了基于拉普拉斯滤波器和深度残差网络的检测方法。.此外，在本项目还衍生开展了图像加密压缩和图像可逆水印等主动安全技术，具体地，一、在图像加密压缩的衍生研究方面，项目组提出一种基于马尔可夫随机场的二值图像加密压缩方法，建立一种基于马尔可夫随机场的灰度图像加密压缩方法，设计一种基于马尔可夫随机场的二值图像有损压缩方法。二、在图像可逆水印的衍生研究方面，项目组建立一种预测块大小内容自适应的可逆图像水印算法。.在本项目支持下，项目组共完成研究成果9项，包括SCI论文5篇，EI国际会议论文1篇，会议报告论文1篇，发明专利2件。项目组已完成项目预期的研究目标。项目执行期间，培养（及合作培养）博士生2人，硕士研究生7人，其中项目主持人培养硕士研究生5人（已毕业并取得硕士学位1人、在读硕士研究生4人）。.本项目的研究工作丰富了现有的视频篡改检测方法和图像主动保护技术，进一步推动数字取证领域的发展，完满完成预期目标。