监控视频中替换帧之间痕迹的检验

鄂　姝郭永俊郭跃华崔健辉

（1.广州市公安局科技通信处，广东 广州510000；2.东莞市公安局，广东 东莞523000）

监控视频中替换帧之间痕迹的检验

鄂姝1郭永俊2郭跃华2崔健辉2

（1.广州市公安局科技通信处，广东 广州510000；2.东莞市公安局，广东 东莞523000）

监控视频作为法庭视听证据的一种重要表现形式，其真实性的检验鉴定是司法检验中不可缺少的一项内容。特别是近年来在哈尔滨“林松岭被打致死”和昆明“邢鲲派出所候问室死亡”等多起案件中，案件的当事人亲属都通过各种方式对视频监控资料的真实性提出质疑。针对实际工作的需要，本论文通过对监控视频图像的研究，用相邻帧帧差法对监控视频中进行检验。

视听证据帧直方图色相饱和度

引言

视频的真实性是作为证据使用的前提。造成视频资料失实的原因多种多样。首先是人为因素。伪造视频资料方便，视频是以声、电、光、磁材料为载体，同时制作出来的视频资料很容易被剪接、消磁、克隆、替换、删减，从而造成失实。伪造过后的视频资料仅仅凭人的感官很难被辨别发现，同时，过分依赖自动化的技术和设备，一旦设备工作异常，遇到技术故障，就对视频资料的原始性带来损害，一些不该出现的杂音可能出现，例如因为屏幕的闪动遗漏重要细节等，都会破坏视频声像资料的真实性。其次是技术和设备引发的失真。如监控录像机性能低下，录制时或者丢失应录制的信号；使用的存储设备或播放设备不好或过于陈旧，使本底噪音过大，使信噪比变小。第三是作为证据的视听资料还不为广大一线民警所了解，以为把声音、图像录下来就可以成为证据，对录制条件、设备和磁带的质量、语音和图像的内容、检材和样本的呼应等都不够注意，录制的资料往往不为检察院和法院所接受。所以，视频资料的真实性检验、鉴别，势在必行。

1　图像真实性检验

1.1图像真实性检验的概念

监控视频的真实性是指未对监控视频内容进行增删、剪接或内容变化，视频图像所表现的内容与实际状况具有一致性。如果在视频资料原始状态的基础上，对视频资料进行了一定调整而改变了拍摄时的一些参数指标，如对比度、亮度、影调及色调等，使得视频资料的整体质量有所提高但不涉及对其结构和布局等内容的改变，也不会改变视频资料的真实性。在考虑视频内容的真实性问题时，要区分视频内容真实性的三个问题。视频真实性的第一个问题是视频所记载的事实必须是客观存在的，不是随意杜撰的；第二个问题是视频必须符合客观事实，包括地点、时间、情节、人物、原因、结果等；第三个问题是视频在反映事物整体和本质上必须符合实际。对于视频来说，第一、二个问题的真实性仅仅为视频真实，是声音和图像的真实，是保证视频监控设备客观记录现场；而第三个问题的真实则是指送检的视频资料在符合客观事实之外，在整体上展现出事件状况真实原貌，揭示出其中所包含的事实真相和意义。第三个问题的真实必须要摒弃断章取义和片面性，部分的真实不是真实，局部的真实也不是真实，一份真实的视频必须能够反映事件的全过程。

1.2视频真实性检验方法

替换帧是为了在删剪掉关键帧之后为了补偿低于标准格式录制的视频以按正常播放时速度变快问题而进行的后期修改，在两帧画面之间加入中间帧。经过替换帧操作之后一定会留下相应的痕迹，通常用的检验方法时利用影像特征比较法和差帧运算法检验。如果是一段未修改的视频，其某帧图像与之前和之后的帧图像的亮度、对比度、直方图等肯定具有一致性，因此可以对某关键画面某时间点或片段的某帧图像与之前、之后的帧图像的亮度、对比度、直方图、色相饱和度等特性进行比较，根据差异的情况，判别相邻帧关联性、目标运动行为的连贯性，来检验影像有无替换帧痕迹。

2　视频真实性检验实验

（1）利用视频监控设备拍摄人物行走1号视频，如图1所示。

图1　人物行走的1号原始视频

（2）在不同亮度条件下，更改监控系统时间，利用视频监控拍摄无人行走2号视频，如图2所示。

图2　不同亮度下的无人行走的2号原始视频

（3）使用会声会影X4软件，利用2号视频替换掉1号视频中人物行走内容，即用2号视频2013年05月10日09∶31∶23以后的帧替换1号视频2013年05月10日09∶31∶23以后的帧，其中1号与2号视频连接处的几帧连续图像的实际情况如图3～8所示。

图3　替换帧后的视频图像

图4　替换帧后的视频图像

图5　替换帧后的视频图像

图6　替换帧后的视频图像

图7　替换帧后的视频图像

图8　替换帧后的视频图像

（4）使用Photoshop软件，对图3到图8，用后一帧与前一帧视频图像进行差值运算，得出的图像和直方图如图9～11所示。

图9　帧差处理图及其直方图

图10　帧差处理图及其直方图

图11　帧差处理图及其直方图

图12　帧差处理图及其直方图

图13　帧差处理图及其直方图

（5）根据图9到图11，很明显，经过帧差处理后，图11与其他帧差处理图及直方图明显不一致，可以判断该视频存在修改痕迹。

（6）如果伪造者通过替换帧的方式伪造视频，可能留下替换帧痕迹，那么某关键画面某时间点或片段的某帧图像与之前、之后的帧图像的亮度、对比度、直方图、色相饱和度等特性肯定存在差异情况，比如连续帧亮度差异明显，对比度明显不一致，直方图过渡不连续等，如果视频被修改过，则使用帧差处理后的连续图像之间的亮度等参数可能有明显差异；因此，如果发现帧差处理后的图像亮度等参数出现明显不一致，则认定视频存在修改痕迹。

3　结论

替换帧伪造监控视频是图像真实性检验中经常遇到一种情况，随着计算机技术的飞速发展和不断深入，监控视频的伪造手段不断增多，犯罪分子的伪造水平也不断提高，这给数字视频真实性检验工作带来了新的挑战，也给司法工作提出了更高的要求。我们应该分析总结监控视频的伪造手法，并对各种手法进行模拟实验，在鉴定的过程中可以提高鉴定能力，同时在司法实践中有利于提高诉讼的准确率，促进司法的发展。

［1］原岛博.图像信息压缩［M］.薛培鼎，译.北京：科学出版社，2004，3.

［2］张春田，苏育挺，张静.数字图像压缩编码［M］.北京：清华大学出版社，2006.

［3］高文.多媒体数据压缩技术［M］.北京：电子工业出版社，2002.

［4］宋凯，沈红.多尺度Retinex灰度图像增强算法［J］.辽宁大学学报自然科学版，2008，35（1）.