[发明专利]基于频谱分析的视频拍摄设备本征信号提取方法

说明书

本发明公开了一种基于频谱分析的视频拍摄设备本征信号提取方法，首先，对视频的每一帧背景部分的3个通道取像素均值产生3个数分别代表RGB 3个通道，按时间顺序连接得到3个一维时间序列；然后对3个通道信号进行信号预处理操作平滑，去趋势以及规范化处理，并运用独立成分分析ICA得到3个独立分量信号；接着对信号运用频谱分析，采用FFT,STFT对信号进行处理，对得到的3个通道的频谱取频谱分量的峰值所在频率代表该视频拍摄设备的本征频率信号。本发明具有提取方式简单、计算复杂度低、便于实施等优点。

技术领域

本发明属于图像取证领域，具体涉及一种基于频谱分析的视频拍摄设备本征信号提取方法。

背景技术

随着计算机和多媒体技术的迅猛发展，数码摄像机等各种数字设备快速普及，人们的生活中充斥着大量的数字视频图像。而与此同时各种图像、视频处理软件如Photoshop等的产生，视频编辑不再是专业人士的特权。普通人员都可以轻松地编辑、修改原始的视频来生成他们想要的效果，图像及视频的真实性有待验证。图像取证是从数字媒体中收集、验证、识别、分析、解释和表示数字证据的科学技术问题。尽管大多数视频篡改和伪造不会引起人们视觉上的怀疑，但是不可避免引起视频特性的某种变化，从而为数字视频的原始性、真实性和完整性的辨识提供了可能。这种反映图像视频固有性质的信号称为本征信号，是图像取证领域的一个主要研究方向。

目前，针对图像取证的一种本征信号，PRNU模式噪声，学术界已有很多研究。文献1(Lukas J,Fridrich J,Goljan M.Digital camera identification from sensorpattern noise[M].IEEE Press,2006..)提出了采用维纳滤波的方法提取PRNU，并采用相关检测的方式匹配待检测相机PRNU和参考模式噪声，从而鉴别相机来源。文献2(Hu Y,YuB,Jian C.Source Camera Identification Using Large Components of SensorPattern Noise[C]//International Conference on Computer Science and ITSApplications.IEEE,2009:1-5.)提出利用数学模型对提取的PRNU进行增强。而在文献3(Tomioka Y,Kitazawa H.Digital camera identification based on the clusteredpattern noise of image sensors[C]//IEEE International Conference onMultimedia and Expo.IEEE,2011:1-4.)中，Tomioka等人提出了采用模式噪声序列的方法减小随机噪声的影响。然而，现有的用于图像取证领域的本征信号很多提取步骤复杂，模型计算复杂度高。

由上可知，图像取证领域的研究还有待深入，现有的用于图像取证的本征信号大多提取方式复杂，计算复杂度高，需要新的本征信号的发掘。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于频谱分析的视频拍摄设备本征信号提取方法。

实现本发明目的的技术解决方案为：一种基于频谱分析的视频拍摄设备本征信号提取方法，包括如下步骤：

步骤1，对于输入的一段视频，选定视频中背景部分所在框，取背景框内视频每一帧中的3个通道的像素均值分别代表RGB 3个颜色通道，按时间顺序连接可得3个一维时间序列；

步骤2，对步骤1得到的3个一维时间序列，首先做平滑处理，然后对3个信号去趋势处理，接着对得到的信号进行规范化处理；

步骤3，对步骤2预处理后的信号运用独立成分分析ICA处理；

步骤4，对步骤3得到的信号采取频谱分析方法，即对信号做FFT以及STFT；

步骤5，对得到的3个通道的频谱取频谱分量的峰值所在频率代表该视频拍摄设备的本征频率信号。