監(jiān)控視頻中替換幀之間痕跡的檢驗(yàn)

鄂　姝郭永俊郭躍華崔健輝

（1.廣州市公安局科技通信處，廣東 廣州510000；2.東莞市公安局，廣東 東莞523000）

監(jiān)控視頻中替換幀之間痕跡的檢驗(yàn)

鄂姝1郭永俊2郭躍華2崔健輝2

（1.廣州市公安局科技通信處，廣東 廣州510000；2.東莞市公安局，廣東 東莞523000）

監(jiān)控視頻作為法庭視聽(tīng)證據(jù)的一種重要表現(xiàn)形式，其真實(shí)性的檢驗(yàn)鑒定是司法檢驗(yàn)中不可缺少的一項(xiàng)內(nèi)容。特別是近年來(lái)在哈爾濱“林松嶺被打致死”和昆明“邢鯤派出所候問(wèn)室死亡”等多起案件中，案件的當(dāng)事人親屬都通過(guò)各種方式對(duì)視頻監(jiān)控資料的真實(shí)性提出質(zhì)疑。針對(duì)實(shí)際工作的需要，本論文通過(guò)對(duì)監(jiān)控視頻圖像的研究，用相鄰幀幀差法對(duì)監(jiān)控視頻中進(jìn)行檢驗(yàn)。

視聽(tīng)證據(jù)幀直方圖色相飽和度

引言

視頻的真實(shí)性是作為證據(jù)使用的前提。造成視頻資料失實(shí)的原因多種多樣。首先是人為因素。偽造視頻資料方便，視頻是以聲、電、光、磁材料為載體，同時(shí)制作出來(lái)的視頻資料很容易被剪接、消磁、克隆、替換、刪減，從而造成失實(shí)。偽造過(guò)后的視頻資料僅僅憑人的感官很難被辨別發(fā)現(xiàn)，同時(shí)，過(guò)分依賴(lài)自動(dòng)化的技術(shù)和設(shè)備，一旦設(shè)備工作異常，遇到技術(shù)故障，就對(duì)視頻資料的原始性帶來(lái)?yè)p害，一些不該出現(xiàn)的雜音可能出現(xiàn)，例如因?yàn)槠聊坏拈W動(dòng)遺漏重要細(xì)節(jié)等，都會(huì)破壞視頻聲像資料的真實(shí)性。其次是技術(shù)和設(shè)備引發(fā)的失真。如監(jiān)控錄像機(jī)性能低下，錄制時(shí)或者丟失應(yīng)錄制的信號(hào)；使用的存儲(chǔ)設(shè)備或播放設(shè)備不好或過(guò)于陳舊，使本底噪音過(guò)大，使信噪比變小。第三是作為證據(jù)的視聽(tīng)資料還不為廣大一線民警所了解，以為把聲音、圖像錄下來(lái)就可以成為證據(jù)，對(duì)錄制條件、設(shè)備和磁帶的質(zhì)量、語(yǔ)音和圖像的內(nèi)容、檢材和樣本的呼應(yīng)等都不夠注意，錄制的資料往往不為檢察院和法院所接受。所以，視頻資料的真實(shí)性檢驗(yàn)、鑒別，勢(shì)在必行。

1　圖像真實(shí)性檢驗(yàn)

1.1圖像真實(shí)性檢驗(yàn)的概念

監(jiān)控視頻的真實(shí)性是指未對(duì)監(jiān)控視頻內(nèi)容進(jìn)行增刪、剪接或內(nèi)容變化，視頻圖像所表現(xiàn)的內(nèi)容與實(shí)際狀況具有一致性。如果在視頻資料原始狀態(tài)的基礎(chǔ)上，對(duì)視頻資料進(jìn)行了一定調(diào)整而改變了拍攝時(shí)的一些參數(shù)指標(biāo)，如對(duì)比度、亮度、影調(diào)及色調(diào)等，使得視頻資料的整體質(zhì)量有所提高但不涉及對(duì)其結(jié)構(gòu)和布局等內(nèi)容的改變，也不會(huì)改變視頻資料的真實(shí)性。在考慮視頻內(nèi)容的真實(shí)性問(wèn)題時(shí)，要區(qū)分視頻內(nèi)容真實(shí)性的三個(gè)問(wèn)題。視頻真實(shí)性的第一個(gè)問(wèn)題是視頻所記載的事實(shí)必須是客觀存在的，不是隨意杜撰的；第二個(gè)問(wèn)題是視頻必須符合客觀事實(shí)，包括地點(diǎn)、時(shí)間、情節(jié)、人物、原因、結(jié)果等；第三個(gè)問(wèn)題是視頻在反映事物整體和本質(zhì)上必須符合實(shí)際。對(duì)于視頻來(lái)說(shuō)，第一、二個(gè)問(wèn)題的真實(shí)性?xún)H僅為視頻真實(shí)，是聲音和圖像的真實(shí)，是保證視頻監(jiān)控設(shè)備客觀記錄現(xiàn)場(chǎng)；而第三個(gè)問(wèn)題的真實(shí)則是指送檢的視頻資料在符合客觀事實(shí)之外，在整體上展現(xiàn)出事件狀況真實(shí)原貌，揭示出其中所包含的事實(shí)真相和意義。第三個(gè)問(wèn)題的真實(shí)必須要摒棄斷章取義和片面性，部分的真實(shí)不是真實(shí)，局部的真實(shí)也不是真實(shí)，一份真實(shí)的視頻必須能夠反映事件的全過(guò)程。

1.2視頻真實(shí)性檢驗(yàn)方法

替換幀是為了在刪剪掉關(guān)鍵幀之后為了補(bǔ)償?shù)陀跇?biāo)準(zhǔn)格式錄制的視頻以按正常播放時(shí)速度變快問(wèn)題而進(jìn)行的后期修改，在兩幀畫(huà)面之間加入中間幀。經(jīng)過(guò)替換幀操作之后一定會(huì)留下相應(yīng)的痕跡，通常用的檢驗(yàn)方法時(shí)利用影像特征比較法和差幀運(yùn)算法檢驗(yàn)。如果是一段未修改的視頻，其某幀圖像與之前和之后的幀圖像的亮度、對(duì)比度、直方圖等肯定具有一致性，因此可以對(duì)某關(guān)鍵畫(huà)面某時(shí)間點(diǎn)或片段的某幀圖像與之前、之后的幀圖像的亮度、對(duì)比度、直方圖、色相飽和度等特性進(jìn)行比較，根據(jù)差異的情況，判別相鄰幀關(guān)聯(lián)性、目標(biāo)運(yùn)動(dòng)行為的連貫性，來(lái)檢驗(yàn)影像有無(wú)替換幀痕跡。

2　視頻真實(shí)性檢驗(yàn)實(shí)驗(yàn)

（1）利用視頻監(jiān)控設(shè)備拍攝人物行走1號(hào)視頻，如圖1所示。

圖1　人物行走的1號(hào)原始視頻

（2）在不同亮度條件下，更改監(jiān)控系統(tǒng)時(shí)間，利用視頻監(jiān)控拍攝無(wú)人行走2號(hào)視頻，如圖2所示。

圖2　不同亮度下的無(wú)人行走的2號(hào)原始視頻

（3）使用會(huì)聲會(huì)影X4軟件，利用2號(hào)視頻替換掉1號(hào)視頻中人物行走內(nèi)容，即用2號(hào)視頻2013年05月10日09∶31∶23以后的幀替換1號(hào)視頻2013年05月10日09∶31∶23以后的幀，其中1號(hào)與2號(hào)視頻連接處的幾幀連續(xù)圖像的實(shí)際情況如圖3～8所示。

圖3　替換幀后的視頻圖像

圖4　替換幀后的視頻圖像

圖5　替換幀后的視頻圖像

圖6　替換幀后的視頻圖像

圖7　替換幀后的視頻圖像

圖8　替換幀后的視頻圖像

（4）使用Photoshop軟件，對(duì)圖3到圖8，用后一幀與前一幀視頻圖像進(jìn)行差值運(yùn)算，得出的圖像和直方圖如圖9～11所示。

圖9　幀差處理圖及其直方圖

圖10　幀差處理圖及其直方圖

圖11　幀差處理圖及其直方圖

圖12　幀差處理圖及其直方圖

圖13　幀差處理圖及其直方圖

（5）根據(jù)圖9到圖11，很明顯，經(jīng)過(guò)幀差處理后，圖11與其他幀差處理圖及直方圖明顯不一致，可以判斷該視頻存在修改痕跡。

（6）如果偽造者通過(guò)替換幀的方式偽造視頻，可能留下替換幀痕跡，那么某關(guān)鍵畫(huà)面某時(shí)間點(diǎn)或片段的某幀圖像與之前、之后的幀圖像的亮度、對(duì)比度、直方圖、色相飽和度等特性肯定存在差異情況，比如連續(xù)幀亮度差異明顯，對(duì)比度明顯不一致，直方圖過(guò)渡不連續(xù)等，如果視頻被修改過(guò)，則使用幀差處理后的連續(xù)圖像之間的亮度等參數(shù)可能有明顯差異；因此，如果發(fā)現(xiàn)幀差處理后的圖像亮度等參數(shù)出現(xiàn)明顯不一致，則認(rèn)定視頻存在修改痕跡。

3　結(jié)論

替換幀偽造監(jiān)控視頻是圖像真實(shí)性檢驗(yàn)中經(jīng)常遇到一種情況，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展和不斷深入，監(jiān)控視頻的偽造手段不斷增多，犯罪分子的偽造水平也不斷提高，這給數(shù)字視頻真實(shí)性檢驗(yàn)工作帶來(lái)了新的挑戰(zhàn)，也給司法工作提出了更高的要求。我們應(yīng)該分析總結(jié)監(jiān)控視頻的偽造手法，并對(duì)各種手法進(jìn)行模擬實(shí)驗(yàn)，在鑒定的過(guò)程中可以提高鑒定能力，同時(shí)在司法實(shí)踐中有利于提高訴訟的準(zhǔn)確率，促進(jìn)司法的發(fā)展。

［1］原島博.圖像信息壓縮［M］.薛培鼎，譯.北京：科學(xué)出版社，2004，3.

［2］張春田，蘇育挺，張靜.數(shù)字圖像壓縮編碼［M］.北京：清華大學(xué)出版社，2006.

［3］高文.多媒體數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)［M］.北京：電子工業(yè)出版社，2002.

［4］宋凱，沈紅.多尺度Retinex灰度圖像增強(qiáng)算法［J］.遼寧大學(xué)學(xué)報(bào)自然科學(xué)版，2008，35（1）.