[发明专利]一种基于关键帧的影音指纹生成方法

说明书

技术领域

本发明属于网络传输内容安全及监控技术领域，更为具体地讲，涉及一种基于关键帧的影音指纹生成方法。

背景技术

随着网络的逐步开发以及传输业务的丰富多样，使得对网络“可管、可控、可信”的要求更加严格，也对网络传输内容安全和监控提出了新的挑战。由于利用现代技术很容易对网络媒体数据进行篡改及拷贝，所以对网络传输内容的安全与监控将是目前网络研究和建设的重要难题。

很明显，针对网络传输内容的安全问题，传统的信息安全技术难以满足要求。如利用信息加密技术，尽管使得数据传输过程中出现的非法攻击者无法从密文中获得机密信息，但是却造成了加密后的数据文件的可读性和易读性受到了损害，妨碍了信息在网络中的传输；同时，密码仅能在数据信息在从发送者到接收者的传输过程中进行数据的加密保护，一旦被第三方获得并成功解密后，数据信息的内容就会完全透明，从而失去传输内容保护的效果。另外目前出现的一些常见的内容监控技术，如基于关键字搜索拦截技术、地址过滤技术等大都是针对文本信息的内容监控技术，无法适用于音视频数据。

此外，针对数字音视频数据的内容识别与监控，有研究机构尝试引入数字水印技术。但是它仍然存在明显的弊端，如数字水印不仅会改变视频本身内容，而且必须在视频发布前完成嵌入。这使得数字水印技术用于音视频内容识别时，在精确度、实用性与扩展性等方面存在一定的局限性，无法很好地满足传输内容安全、版权保护、内容监控等方面日益增长的需求。

因此，基于上述网络传输内容安全与监控技术存在的缺陷，我们需要研究能实现网络音视频内容自动识别和实时监控的新技术、新方法。

数字指纹技术(Digital Fingerprinting)，作为一种新兴的基于特征信息的认证技术应用于数字多媒体作品中，已经引起越来越多的研究者和相关企业的关注。所谓数字指纹，就是通过算法对数据进行综合计算得到的一个与内容高度相关的数字序列。与传统网络传输内容安全与监控技术及数字水印等技术相比，数字指纹的优势很明显：第一，数字指纹的提取是基于内容本身特征，不会改变原有音视频内容；第二，从音视频数据中提取的数字指纹与内容唯一对应，且具有较强鲁棒性；第三，数字指纹较其他内容识别技术，如数字水印，具有运算速度快、开销小、灵敏度高等特点，有助于实现快速匹配和认证。因此，指纹技术在信息内容识别方面的独特优势，为音视频网络传输安全与监控技术的研究和体系的建立，提供了一种新的有效方法和工具。

然而，目前对数字指纹技术的研究与应用大多集中在网络信息内容识别和版权仲裁方面，相关研究点也主要针对指纹准确率的问题上。如果要实现其在网络音视频内容安全与监控系统的成功运用，必须要在下面几大问题上取得突破。

快速提取及减小指纹开销：在网络音视频内容安全监控系统的研究中，时间就是生命，任何一刻都容不得马虎，必须尽量保证网络传输内容的实时监测，为此要求数字指纹唯一准确的同时，保证指纹的快速提取与低开销显得尤为重要；

音、视频数据的同时管理和监控：目前现有的音视频内容识别技术，多是单独利用音频或视频特征作为内容识别和分析的依据，很显然，在实际应用过程中单独利用某一种特征信息作为内容监控的依据不仅浪费资源，而且存在明显的安全漏洞，所以实现对音频和视频的统一识别与同时监测，是确保对网络传输内容安全全面监测的有效保障。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种快速、低开销、高准确度的基于关键帧的影音指纹生成方法。

为实现上述目的，本发明基于关键帧的影音指纹生成方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)、基于最小顶点覆盖原理的关键帧提取

对视频数据流进行解码，得到单个视频帧序列，然后，抽取其中的视频I帧，并将其作为无向图顶点；在无向图中，将顶点依据帧与帧之间的相似度进行连接，其边长与相似度成反比；对于无向图，进行以下处理：

1.1)、首先将与其他视频I帧相似度为0的顶点归到顶点集合C，并从无向图中移除；

1.2)、移除相似度低于设定值的边；

1.3)、将无向图中所有的顶点用访问标志进行标记，初始值为未被访问；

1.4)、然后计算所有顶点的度和邻接度，顶点的度表示与其连接的边数量，顶点的邻接度表示与其连接的所有顶点的度之和；