1 引 言
随着多媒体技术的快速发展，特别是各种功能强大的图像、视频编辑软件的开发，使得非专业人员也能够很容易通过这些编辑软件对图像和视频进行编辑修改，这就导致了众多经过恶意篡改的图像视频传播开来，国内比较有影响的如 2007 年陕西周老虎事件，2012 年深圳飙车案监控视频疑遭篡改案。为此，正确地鉴定图像和视频的真实性、完整性、来源性已经成为多媒体安全领域的一个重要课题。多媒体认证具有主动认证和被动认证二种方式。主动认证是在媒体上嵌入验证信息，通过检验信息是否发生改变而确定是否发生篡改，常用的技术有数字签名和数字水印;被动认证则通过检测媒体自身信息确定是否发生篡改，相比而言，多媒体中图像被动认证由于研究起步的较早，在研究上的成果远远大于视频被动认证。
2000 年，Bijan G. Mobasseri 等人发表了有关视频篡改的第一篇论文，2001-2005 年国内外基本上没有相关的研究成果，直到 2006 年国外研究者才开始逐步发表相关研究成果，最开始的研究是 Dartmouth大学的 Hany Farid 教授带领的研究团队。国内最早公开发表的视频篡改论文是 2008 年王俊文发表的题为基于模式噪声的数字视频篡改取证的论文，笔者通过中国知网统计国内视频篡改被动认证相关论文至今也只有 20 多篇，国外通过 GOOGLE 学术查询相关论文比国内更多，但也只有数十篇而已。综合而言，有关视频篡改被动认证的研究工作在国内外尚处于起步阶段。在国内，福建师范大学的黄添强教授团队和天津大学的苏育挺教授团队走在研究的前沿。
本文在分析国内外有关视频篡改被动认证 17 篇论文的基础上，对视频篡改被动认证的研究作些概述，以展望本领域的研究进展。
2 篡改方式及篡改检测基本原理
视频篡改方式主要包括帧间篡改和帧内篡改。帧间篡改是指时域上的篡改，它包括帧间插入、删除、替换、复制篡改等;帧内篡改是指空域上的篡改，包括帧内目标移除和抠像合成等。
2.1 帧间插入、删除篡改
帧间插入篡改把视频本身的帧序列或异源视频的帧序列插入到视频的某个位置，帧间删除篡改将视频的某些帧序列删除。在视频篡改前相邻帧某些特征相关性是连续的，帧插入、删除篡改后有关特征相关性的连续性受到破坏，会产生突变点，因此通过阈值设定和对应的判定机制可以检测出突变点即篡改点。
2.2 同源视频复制-粘贴篡改
同源视频复制-粘贴篡改把视频内某个帧序列复制到同一个视频内某个位置，因此视频存在着二个特征极其相似的帧序列。通过两两比较不同帧间特征是否相似，得到二组相似帧，再把二组帧分别组装为源、篡改帧序列;或者将视频分为多个重叠的子序列，比较子序列间的相似性，得到二组子序列，再把二组子序列帧分别组装为源、篡改帧序列。
3 视频被动认证算法
3.1 帧间插入、删除篡改检测
针对 MPEG 视频具有 I 帧、P 帧、B 帧三种类型帧的特点，文献[3]计算滑动窗口内 P 帧运动矢量幅度和幅度均值，比较 P 帧运动矢量幅度的变化是否超过设定阈值，以此作为判定篡改的条件，但该方法只能检测单镜头视频，对变化剧烈和多镜头视频无法检测，而且当插入或删除的帧是 GOP(Group of Picture)的整数倍时无法检测。
3.2 同源视频复制-粘贴篡改检测
文献将视频序列分为多个重叠的子序列，计算各个子序列在空间上和时间上的相关性矩阵，并运用相关性矩阵进行帧间复制-粘贴篡改检测，这种检测的时间复杂度较高，而且重叠子序列的匹配导致算法的检测精度下降。
4 困难与问题
视频篡改被动认证是综合了图像处理、信号处理、数据挖掘、机器学习、数学等跨学科的研究。从空域上看，它具有图像篡改所具有的一切元素，除此之外，它还具有时域上视频分帧的特点。现有的研究，很多只是把图像的被动篡改检测直接移植到视频被动篡改检测上，而且由于研究时间短，精兵强将少，还没有形成统一的学科理论，因此困难重重。
4.1 篡改检测算法的单一性问题
已有篡改检测算法基本上是针对某种特定篡改方式的检测，如只针对帧间插入、删除或者帧内目标移除等，篡改检测无法做到同时对不同篡改方式检测;篡改检测只是针对特定编码格式视频(如 MPEG-2);多数篡改检测只能检测镜头静止的视频，而适合镜头移动视频检测的算法较少。因此需要提高篡改检测算法的通用性。
4.2 篡改检测算法的鲁棒性问题
篡改检测算法的抗干扰性低，例如在文献[10-12]的同源视频复制-粘贴篡改检测中，对篡改的帧加入噪声，在文献[19]抠像合成检测中，对抠像边缘模糊处理，那么篡改检测的准确率将大大下降，甚至无法检测，因此需要在篡改检测算法中考虑如何改进算法的鲁棒性。
5 未来研究展望
视频篡改被动取证技术的研究起步较晚，虽然取得了一定的进展，但研究还处在初级阶段，大多数算法针对性、局限性强，不够全面，没有形成较为完善的、实际可行的方法和理论。面对各种层出不穷的篡改新方式和新的视频编码格式等新情况，也需要研究人员与时俱进提出相应的解决方法。
5.1 视频新格式和篡改新方式的研究
由于视频的编码格式一直在不断的推陈出新，如 1992 年的 MPEG-1 标准到现在的 MPEG-4 标准，而新的编码格式出来意味着需要有新的篡改检测方法与之相适应。随着视频编辑软件功能越来越强大，也出现了一些新的视频篡改方式，例如把视频帧中的某部分按某种规律放大或缩小，帧其余部分不变，这就需要研究人员相应的提出新的篡改检测方法。
5.2 多种篡改方式和伪造技术联合的研究
已有的篡改研究针对的是事先已知待检测视频可能存在着某种篡改方式，通过检测确定有无该种方式的篡改，而在实际应用中是不知道视频是否经过篡改，更不确定是哪一种篡改方式。因此，如何确定视频是否被篡改，以及具体的篡改方式，是今后研究的方向之一。此外，现有的研究针对的大都是单一的篡改方式和伪造技术，而视频有可能同时存在多种篡改方式和多种伪造技术的联合，如何从不同角度和不同方位逐一进行取证也是今后的研究内容。
5.3 研究的其它问题
视频篡改研究已不止线性代数、概率统计的应用，也深入到广阔的数学工程。因此，应组织数学专业的本科、硕士毕业生攻读此领域的博士研究生，并探索此领域研究的各种数学模型，以提高其深广度，提升整个学科的水平。
在看到视频篡改检测领域在安全方面应用的同时，由于该领域涉及多学科，因而反转过来这些研究对于相关学科有何应用?目前还没引起人们的关注，但这是进一步发展该领域的重要反问题。