使用Python进行帧提取及指定帧插入实现文本隐写（CTF杂项出题方向）

news2024/9/25 7:18:03

视频是由一系列连续的图像帧组成的，每一帧都是视频的静止画面。这些帧以一定的速率播放，就形成了运动的视频。以下是视频帧的一些基本概念：

帧率（Frame Rate）： 帧率表示每秒播放的图像帧数量。通常以“帧/秒”（fps）为单位。常见的视频帧率包括 24fps、30fps、60fps 等。较高的帧率可以提供更加流畅的动画效果。
分辨率（Resolution）： 分辨率表示图像的宽度和高度。通常以像素为单位，例如，1920x1080 表示宽度为1920像素，高度为1080像素。视频的分辨率影响图像的清晰度。
关键帧（Key Frame）： 关键帧是视频中特定时间点上的帧，这些帧是完整保存的图像。其他帧可能只存储与前一帧的差异（运动信息），以减小文件大小。关键帧通常出现在视频中的场景变化或运动明显的地方。
帧间压缩（Interframe Compression）： 为了减小视频文件的大小，视频编码器通常使用帧间压缩技术。这种技术通过保存连续帧之间的差异来减小存储需求。帧间压缩包括预测运动、差分编码等技术。
播放速度（Playback Speed）： 播放速度决定了视频的播放速率。较慢的播放速度会使视频变慢，而较快的播放速度会加速视频。这与帧率有关，但也可以通过调整帧率以外的参数来实现。
时长（Duration）： 时长表示视频的总播放时间，通常以秒为单位。

首先附上一个可以提取出视频所有的帧的脚本

其中需要指定两个参数：video_path, output_folder

即原视频的位置路径和提取出来的帧输出的位置

import cv2
import os


def extract_frames(video_path, output_folder):
    # 确保输出文件夹存在
    if not os.path.exists(output_folder):
        os.makedirs(output_folder)

    # 打开视频文件
    cap = cv2.VideoCapture(video_path)

    # 获取视频的帧率和总帧数
    fps = cap.get(cv2.CAP_PROP_FPS)
    total_frames = int(cap.get(cv2.CAP_PROP_FRAME_COUNT))

    # 循环读取并保存每一帧
    for frame_number in range(total_frames):
        ret, frame = cap.read()

        # 如果成功读取帧，则保存
        if ret:
            frame_path = os.path.join(output_folder, f"frame_{frame_number:04d}.jpg")
            cv2.imwrite(frame_path, frame)
        else:
            break

    # 关闭视频流
    cap.release()


# 使用示例
video_path = 'D:/test/myon.mp4'
output_folder = 'D:/test/zhen'
extract_frames(video_path, output_folder)

我们演示一下使用上述代码进行帧提取

这是一个7秒的视频，我们一个提取出了217帧

接下来我们尝试在指定某个帧的位置进行文本内容插入

代码如下：

import cv2

def insert_text_to_specific_frame(video_path, output_path, target_frame_number, text, font=cv2.FONT_HERSHEY_SIMPLEX, font_scale=2, color=(0, 0, 255), thickness=3):
    cap = cv2.VideoCapture(video_path)

    # 获取视频的基本信息
    fps = cap.get(cv2.CAP_PROP_FPS)
    width = int(cap.get(cv2.CAP_PROP_FRAME_WIDTH))
    height = int(cap.get(cv2.CAP_PROP_FRAME_HEIGHT))
    total_frames = int(cap.get(cv2.CAP_PROP_FRAME_COUNT))

    # 确保目标帧数在有效范围内
    if target_frame_number < 0 or target_frame_number >= total_frames:
        print("Error: Target frame number is out of range.")
        cap.release()
        return

    # 创建 VideoWriter 对象，用于保存插入文本后的视频
    fourcc = cv2.VideoWriter_fourcc(*'mp4v')
    output = cv2.VideoWriter(output_path, fourcc, fps, (width, height))

    # 逐帧读取视频，插入文本，并写入输出视频
    for frame_number in range(total_frames):
        ret, frame = cap.read()

        # 如果帧读取成功
        if ret:
            # 如果是目标帧，插入文本
            if frame_number == target_frame_number:
                text_size = cv2.getTextSize(text, font, font_scale, thickness)[0]
                text_position = ((width - text_size[0]) // 2, (height + text_size[1]) // 2)
                cv2.putText(frame, text, text_position, font, font_scale, color, thickness)

            # 写入输出视频
            output.write(frame)
        else:
            print(f"Error: Unable to read frame {frame_number} from input video.")
            break

    # 释放资源
    cap.release()
    output.release()

# 使用示例，假设在第50帧插入文本
insert_text_to_specific_frame('d:/test/myon.mp4', 'd:/test/output_video.mp4', target_frame_number=49, text='Hello, CTF!')

注意：需要对 video_path, output_path, target_frame_number 进行替换；

第一个参数为原视频路径，第二个参数为视频输出的路径，第三个参数指定插入位置；

从0开始计为第一帧，假设我们插入到第50帧则对应的number为49。