何芳州1 楊洪臣1 蔡能斌2（1 中國刑警學(xué)院 遼寧 沈陽 110035；2 上海市刑事科學(xué)技術(shù)研究院 上海 200083）

利用文件十六進(jìn)制信息檢驗視頻真?zhèn)涡苑椒ㄅc應(yīng)用范圍研究

何芳州1 楊洪臣1 蔡能斌2
（1 中國刑警學(xué)院 遼寧 沈陽 110035；2 上海市刑事科學(xué)技術(shù)研究院 上海 200083）

利用檢查文件十六進(jìn)制信息的方法，對視頻真?zhèn)涡赃M(jìn)行檢驗，并準(zhǔn)確界定此方法的適用范圍，進(jìn)而降低視頻真?zhèn)涡詸z驗的難度，提高檢驗的準(zhǔn)確性，避免錯誤應(yīng)用此檢驗方法造成錯誤檢驗結(jié)論的情況發(fā)生。

非線性編輯 視頻真?zhèn)涡?十六進(jìn)制信息

1 當(dāng)前視頻真?zhèn)涡詸z驗技術(shù)方法

當(dāng)前對于視頻真?zhèn)涡詸z驗主要有被動檢測與主動檢測兩種方法。[1]以下通過討論當(dāng)前常用的檢測方法，分析目前視頻真?zhèn)涡詸z驗手段的優(yōu)點與不足。

1.1 視頻真?zhèn)涡员粍訖z測技術(shù)

視頻真?zhèn)涡员粍訖z測技術(shù)是通過使用視頻中存在的固有特征來檢測視頻是否存在后期編輯篡改痕跡。

1．1．1 哈希值檢驗

對于在進(jìn)行視頻采集時保存有哈希值信息的視頻，可在視頻真?zhèn)涡詸z驗過程中檢測檢材視頻的哈希值信息是否與當(dāng)初視頻采集時保存的哈希值信息一致（如圖1所示）。

圖1 哈希值檢驗

此檢驗方法可以準(zhǔn)確判斷視頻檢材是否經(jīng)過后期改動，但對于在進(jìn)行視頻采集時沒有保存原始哈希值信息的視頻不能進(jìn)行檢測。

1．1．2 視頻參數(shù)檢驗

利用相應(yīng)的視頻播放器，對比檢材視頻與樣本視頻的格式、分辨率、碼率等基本參數(shù)信息（如圖2所示）。如兩段視頻均為同一設(shè)備拍攝，且前后兩次拍攝的設(shè)備設(shè)置未發(fā)生變化，則檢材與樣本視頻的一些關(guān)鍵參數(shù)信息應(yīng)當(dāng)保持一致。

圖2 視頻基本參數(shù)檢驗

此檢驗方法可用于對檢材視頻進(jìn)行初步檢驗，檢驗過程雖然快捷簡便，但其檢驗結(jié)果并不能作為視頻真?zhèn)涡詸z驗的最終結(jié)論。

1．1．3 視頻內(nèi)容檢驗

視頻內(nèi)容檢驗主要是通過反復(fù)查看視頻，查找視頻中不符合拍攝、成像規(guī)律的可疑幀，重點對視頻畫面中時鐘水印信息是否完整連續(xù) （如圖 3所示）、聲像是否同步、畫面間相關(guān)性、相鄰幀之間有無不銜接的跳躍等關(guān)鍵內(nèi)容進(jìn)行檢驗，從而發(fā)現(xiàn)視頻中是否有刪減、替換幀的操作。

圖3 視頻內(nèi)容檢驗

此檢驗方法需要耐心細(xì)致地對視頻內(nèi)容進(jìn)行全面地檢查，檢測過程中容易出現(xiàn)紕漏，且檢驗結(jié)果無法量化。

1．1．4 視頻光學(xué)成像特性檢驗

視頻光學(xué)成像特性檢驗主要通過對視頻中色彩、明暗對比度、景深等進(jìn)行查看，檢驗視頻中畫面之間的反差、光照角度、質(zhì)感等是否一致（如圖4所示），相鄰幀之間有無不協(xié)調(diào)的光線突變現(xiàn)象等。

圖4 視頻光學(xué)成像特性檢驗

此檢驗方法通過對視頻連續(xù)畫面錄制特性進(jìn)行檢測，檢驗結(jié)論依照經(jīng)驗判斷，準(zhǔn)確性不足。

1.2 視頻真?zhèn)涡灾鲃訖z測技術(shù)

視頻真?zhèn)涡灾鲃訖z測技術(shù)是利用數(shù)字水印技術(shù)實現(xiàn)檢測的目的，其特點是需要在視頻傳輸前進(jìn)行預(yù)處理，在視頻中嵌入特定的水印信息。

通過向視頻關(guān)鍵幀圖像中嵌入特定的脆弱數(shù)字水印信息（如圖5所示），[2]一旦視頻經(jīng)過后期編輯處理，嵌入的數(shù)字水印信息即被破壞，無法完整地進(jìn)行提取檢驗。

圖5 視頻數(shù)字水印

脆弱數(shù)字水印技術(shù)從視頻錄制的源頭確保了其完整性，因此視頻數(shù)字水印檢測技術(shù)能夠準(zhǔn)確有效地檢驗視頻是否經(jīng)過了編輯篡改。[3]然而，面對不存在數(shù)字水印的視頻時，無法使用此方法進(jìn)行檢驗。

通過綜合運用上述多種檢驗方法，對視頻檢材進(jìn)行全面地檢測，最后形成檢驗結(jié)論，是當(dāng)前視頻真?zhèn)涡詸z驗的主要技術(shù)手段。顯然目前已經(jīng)應(yīng)用的這些技術(shù)方法尚需完善，而針對當(dāng)前越來越高超的視頻偽造手段，也急需尋找全新且更加有效的檢驗技術(shù)方法予以應(yīng)對。

2 利用文件十六進(jìn)制信息檢驗視頻真?zhèn)涡?/h2>

數(shù)字視頻文件與其他計算機文件一樣，同屬于電子數(shù)據(jù)，因此也具備一般計算機文件所擁有的屬性特征。利用這一特點，從計算機數(shù)據(jù)的角度尋找可應(yīng)用于視頻真?zhèn)涡缘臋z驗方法。

2.1 文件十六進(jìn)制信息

十六進(jìn)制 （Hexadecimal Number） 與二進(jìn)制一樣，屬于計算機中數(shù)據(jù)的一種表示方法，由0-9，A-F組成。十六進(jìn)制中的0-9對應(yīng)十進(jìn)制中的0-9；十六進(jìn)制中的A-F對應(yīng)十進(jìn)制中的10-15。與二進(jìn)制相比，十六進(jìn)制更簡短，換算時 1位十六進(jìn)制數(shù)相當(dāng)于4位二進(jìn)制數(shù)。

十六進(jìn)制編輯器能夠以十六進(jìn)制顯示模式編輯計算機文件的二進(jìn)制內(nèi)容。其可以用來檢查和修復(fù)各種計算機數(shù)據(jù)文件、恢復(fù)硬盤中的文件、發(fā)現(xiàn)應(yīng)用程序漏洞、對軟件進(jìn)行破解、漢化等。目前主流的十六進(jìn)制編輯器主要有 WinHex、FPE、Hex Workshop、XVI32、Ultraedit等。

使用十六進(jìn)制編輯器在編輯模式下打開一個文件，文本編輯區(qū)中主要由三部分組成，從左至右依次是文件偏移地址區(qū)域、十六進(jìn)制區(qū)域、ASCII碼區(qū)域（如圖 6所示）。

圖 6 十六進(jìn)制編輯器

2.2 視頻十六進(jìn)制信息檢驗

十六進(jìn)制編輯器既然可用于分析計算機中文件的結(jié)構(gòu)，也可嘗試使用這一工具檢驗數(shù)字視頻文件的十六進(jìn)制信息，從中發(fā)現(xiàn)可用于確定視頻真?zhèn)涡缘碾[藏信息。

檢測一段時長為 2分 31秒的視頻文件，此段視頻據(jù)稱是由型號為HDR-PJ390E的SONY數(shù)碼HD攝錄一體機拍攝。使用十六進(jìn)制編輯器對此段視頻文件進(jìn)行檢驗，發(fā)現(xiàn)其十六進(jìn)制信息所對應(yīng)的ASCII字符串中含有“Photoshop、http、Adobe”字樣信息 （如圖7所示）。這些圖像編輯軟件的信息明顯不應(yīng)出現(xiàn)在由攝像機錄制的視頻文件當(dāng)中。因此證明此段視頻是通過提取畫面中某些關(guān)鍵幀，并使用 Photoshop圖像編輯軟件對提取的關(guān)鍵幀圖像進(jìn)行處理，再將加工后的幀重新插入到原始視頻當(dāng)中，最終形成的后期編輯篡改視頻。

圖7 視頻十六進(jìn)制信息

3 十六進(jìn)制信息檢驗視頻真?zhèn)涡缘膽?yīng)用范圍

通過上述實例，證實了利用十六進(jìn)制編輯器對視頻文件結(jié)構(gòu)進(jìn)行檢驗，發(fā)現(xiàn)視頻中后期編輯軟件遺留信息，從而確定視頻真?zhèn)蔚目尚行?。但同時，上述實例中ASCII字符串內(nèi)只包含了Photoshop這一單幀圖片處理軟件的信息，并檢索不到例如Premiere、會聲會影等主流視頻編輯軟件的任何信息。這是否意味著利用十六進(jìn)制信息檢驗視頻真?zhèn)涡苑椒ǖ挠行詴艿絾螏鄹膱D像格式、視頻格式、使用的視頻非線性編輯軟件類型等因素的影響呢？以下通過實驗，逐步探討通過十六進(jìn)制信息檢驗視頻真?zhèn)涡苑椒ǖ膽?yīng)用范圍。

3.1 單幀篡改圖像格式

從一段監(jiān)控視頻中截取一幀圖像并保存為“原始幀.bmp”圖片文件，用Photoshop打開此圖片。將“原始幀.bmp”圖片內(nèi)的水印時鐘信息去除，并轉(zhuǎn)換為.bmp，.gif，.jpg，.png，.tif五種常見的圖像格式分別保存（如圖8所示）。

圖8 Photoshop轉(zhuǎn)換圖像格式

使用十六進(jìn)制編輯器檢驗五種轉(zhuǎn)換格式后的圖像文件內(nèi)容，發(fā)現(xiàn)其ASCII字符串內(nèi)包含的信息如表1所示。

表1 檢驗單幀篡改圖像

3.2 后期合成視頻格式

使用視頻非線性編輯軟件Premiere將兩段監(jiān)控視頻合成為一段視頻，并分別保存為.avi，.mp4，3gp，.wmv四種常見的視頻格式（如圖9所示）。[4]

圖9 Prem iere合成視頻格式

使用十六進(jìn)制編輯器檢驗四種不同格式的視頻文件內(nèi)容，發(fā)現(xiàn)其ASCII字符串內(nèi)包含的信息如表2所示。

表2 檢驗后期合成視頻

3.3 視頻非線性編輯軟件類型

使用 Premiere、會聲會影及視偵通三種非線性編輯軟件，分別制作三段同為.wmv格式的視頻文件（如圖10所示）。[5]

圖10 三段.wmv格式視頻

使用十六進(jìn)制編輯器檢驗三段視頻文件內(nèi)容，發(fā)現(xiàn)其ASCII字符串內(nèi)包含的信息如表3所示。

表3 檢驗視頻非線性編輯軟件信息

3.4 混合檢測

使用 Premiere非線性編輯軟件，將 3.1中利用Photoshop篡改“原始幀.bmp”圖像后生成的.bmp，.gif，.jpg，.png，.tif5張不同格式的圖像，重新加入到原始監(jiān)控視頻中，并保存為5段.avi視頻（如圖11所示）。

圖11 五段.avi視頻

使用十六進(jìn)制編輯器檢驗五段視頻文件內(nèi)容，發(fā)現(xiàn)其 ASCII字符串內(nèi)包含的信息如表 4所示。

4 結(jié)論

通過分析當(dāng)前視頻真?zhèn)涡詸z驗的現(xiàn)狀，提出了通過十六進(jìn)制編輯器檢驗視頻文件結(jié)構(gòu)并確定視頻真?zhèn)涡缘男峦緩?。進(jìn)而又通過大量實驗，確定了使用十六進(jìn)制編輯器檢測視頻真?zhèn)涡苑椒ǖ膽?yīng)用范圍。這為視頻真?zhèn)涡詸z驗鑒定工作提供了一種更為簡便、可靠的技術(shù)方法，同時又避免了由于不清楚此檢驗方法的特性而生成錯誤檢驗結(jié)論的情況出現(xiàn)。

表4 混合檢測

[1]公安部五局．視頻偵查學(xué)[M]．北京：中國人民公安大學(xué)出版社，2012：227．

[2]孫鵬，楊洪臣．基于生物特征識別的數(shù)字水印防偽技術(shù)研究[J]．警察技術(shù)，2011，（4）：21-22．

[3]劉連山，李人厚，高琦．視頻數(shù)字水印技術(shù)綜述[J]．計算機輔助設(shè)計與圖形學(xué)學(xué)報，2005，（3）：380．

[4]新視角文化行．Prem iere Pro CC視頻編輯剪輯制作完美風(fēng)暴[M]．北京：人民郵電出版社，2014：39-40．

[5]麓山文化．會聲會影 X 7視頻編輯制作 150 例[M]．北京：機械工業(yè)出版社，2014：132．

（責(zé)任編輯：孟凡騫）

TP751．1

A

2095-7939(2015)03-0058-04

2015-01-04

公安部應(yīng)用創(chuàng)新計劃項目（編號：2012YYCXXJXY129）；2014年中央高?；究蒲袠I(yè)務(wù)費資助項目。

何芳州（1981-），男，滿族，天津?qū)氎嫒?，中國刑警學(xué)院聲像資料檢驗技術(shù)系講師，碩士，主要從事視聽資料檢驗研究。