數(shù)字圖像取證的關(guān)鍵技術(shù)

文/鄧昊

數(shù)字圖像取證是我國當前公安機關(guān)采用最為普遍且有效的取證技術(shù)。但隨著我國數(shù)字技術(shù)化的飛速發(fā)展，如各類PS、高斯模糊等新技術(shù)層出不窮。因而數(shù)字圖像極其容易受到干擾或篡改，由此，數(shù)字圖像取證的可信度受到了一定的影響。

本文從數(shù)字圖像取證的關(guān)鍵技術(shù)研究出發(fā)，主要通過對影響字數(shù)圖像真實性、可靠性的篡改技術(shù)與模糊技術(shù)進行相應的分析，并提供相應的檢測技術(shù)與驗證方法，從而得出數(shù)字圖像是否真實。同時，本文在介紹數(shù)字圖像取證關(guān)鍵技術(shù)的運行原理過程中，會對相應的數(shù)字圖像設(shè)備進行簡單介紹，并指出數(shù)字圖像運行設(shè)備中存在的特點與不足，從而在設(shè)備方面與技術(shù)方面兩種途徑中闡述檢測圖像是否被篡改的運行原理與有效方法。針對數(shù)字圖像取證關(guān)鍵技術(shù)當前存在的不足，如關(guān)鍵技術(shù)與運行設(shè)備之間的相應優(yōu)勢來進行比較，并闡述哪一種鑒別方法在檢測時間與檢測精度上更具有優(yōu)越性，并對兩種檢測方法之間的劣勢進行相應的闡述。

1 數(shù)字圖像取證關(guān)鍵技術(shù)的運行原理概述

1.1 數(shù)字圖像取證關(guān)鍵技術(shù)的篡改原理

對現(xiàn)代數(shù)字圖像取證而言，篡改技術(shù)是影響數(shù)字圖像真實性的主要因素。隨著時代的發(fā)展與變化，圖像篡改變得越來越簡單，由于許多數(shù)字圖像運行設(shè)備并不會帶上時間等信息水印，因此為數(shù)字圖像取證關(guān)鍵技術(shù)篡改的實施提供了渠道。在篡改過程中，一般是對數(shù)字圖像被拍攝的情況下，使用篡改設(shè)備進行信息的模糊化，這一模糊主要針對取證的發(fā)生時間或不良媒體盜取單個片斷照片的行為。在現(xiàn)代，大部分的數(shù)字圖像篡改要么是建立在水印模糊的基礎(chǔ)上，對時間、記錄水印等信息通過設(shè)備進行模糊化，從而影響到取證的難度，要么完全基于真實的數(shù)字圖像，選擇錯位或加入或減少聲源等形成“斷章取義”的數(shù)字圖像，從而以假亂真。

1.2 數(shù)字圖像取證關(guān)鍵技術(shù)的水印原理

水印是數(shù)字圖像取證關(guān)鍵技術(shù)之一。數(shù)字圖像的水印其意義近乎于人類的“指紋”。一般情況下，不同設(shè)備會有單獨水印標記，而在另外一些情況下，水印即時間。因此在數(shù)字圖像取證的關(guān)鍵技術(shù)發(fā)展過程中，水印即是篡改的主要目標，也是維系數(shù)字圖像取證可信度的關(guān)鍵因此。但是，由于大部分的普及設(shè)備并不帶有水印，而是一種經(jīng)過元件合成后的顯示覆蓋。這使得水印可能是后來添加也可能是后來篡改的。水印帶來的辨識難度是影響數(shù)字圖像取證的關(guān)鍵因素。由此可見，基于水印的運行原理，我國數(shù)字圖像取證存在很大的局限性，因此并不能完全作為第三方證據(jù)進行公證。在這一前提下，數(shù)字圖像取證對水印的運用得到了極大的發(fā)展，按照我國當前規(guī)定，水印不可以被輕易去除，甚至存在一定的格式，因此，數(shù)字圖像取證往往能通過水印標準與否進行判斷。但也因此出現(xiàn)了，將原本水印進行位移從而反方面降低數(shù)字圖像取證可信度的操作。

1.3 數(shù)字圖像取證關(guān)鍵技術(shù)的圖像原理

數(shù)字圖像取證關(guān)鍵技術(shù)的圖像原理是基于大量樣本調(diào)查的基礎(chǔ)上，采用多尺度小波分解和高階統(tǒng)計建模對拍攝的各種圖像、掃描圖像、及計算機生成虛擬圖像分別進行取證并取得一系列重要成果。這一圖像原理是基于對虛擬生產(chǎn)圖像的不同特征進行分類，從而檢測出與大樣本相似的特征，其準確的達到95%以上。在大量樣本中，特征的相似性會轉(zhuǎn)化為多尺度小波分解的期望檢測算法，這一算法會根據(jù)該圖與大量樣本的詳細數(shù)據(jù)對比進行特征提取，在線性相關(guān)參數(shù)與像素相關(guān)概率的雙重復查下，呈現(xiàn)出有規(guī)律性的函數(shù)周期變化，而在其傅里葉頻譜中，則會呈現(xiàn)出相應的光點或源點，根據(jù)極值源點的分布模板與規(guī)律，可以為數(shù)字圖像真實性進行有力支撐。

2 數(shù)字圖像取證關(guān)鍵技術(shù)當前存在的不足

2.1 數(shù)字圖像取證分辨正確率較低

當前數(shù)字圖像取證關(guān)鍵技術(shù)當前存在取證分辨正確率較低的問題。由于現(xiàn)代網(wǎng)絡發(fā)達，在視頻或圖像像素過高時會采取壓縮畫質(zhì)或打包壓縮再進行發(fā)送的方式，因此，當前數(shù)字圖像取證關(guān)鍵技術(shù)在計算區(qū)域內(nèi)出現(xiàn)了一定的模糊性。高斯模糊是PS常用模糊方式，這一方式的出現(xiàn)往往是對其他無關(guān)元素或無關(guān)人員進行隱私保護的一種有效手段，但在數(shù)字圖像取證關(guān)鍵技術(shù)中，高斯模糊為當前取證可信度證明過程增加了一定的難度。除了高斯模糊處理會帶來分辨率的問題，還有噪音影響也會給數(shù)字圖像取證帶來一定的困難，因為無法根據(jù)圖像得出聲源是在錄入過程中出現(xiàn)的，還是后期操作添加的。因此，數(shù)字圖像取證在當代算法中，無法根據(jù)圖像畫質(zhì)與聲源兩方面得出有效結(jié)論，甚至讓許多算法處于無效且干擾的狀態(tài)。

2.2 數(shù)字圖像取證篡改驗證方式單一

數(shù)字圖像取證篡改驗證方式單一是影響我國數(shù)字圖像取證可信的主要因素之一，由于許多篡改系統(tǒng)使用途徑十分單一，因而相宜的檢測系統(tǒng)亦十分僵硬。但與檢測方不一致的時，篡改方可以采用多種手段互相干擾，然而檢測方無法具有多元化的驗證渠道，致使其算法會對同一圖像的局部計算出不同結(jié)果。更大的影響在于，檢測方無法確認局部那一部分存在篡改，或某一部分存在多重篡改，即用不同的篡改方式進行反復遮掩。這給數(shù)字圖像可行度帶來極大的困難。

2.3 數(shù)字圖像取證檢驗二次傳播困難

數(shù)字圖像取證檢驗二次傳播的圖像在理論上來說十分困難，這是由于二次傳播的圖像往往會經(jīng)過畫質(zhì)壓縮即高斯模糊過程，以及噪聲源干擾等問題。由于在現(xiàn)代網(wǎng)絡生活中，許多自媒體或美術(shù)設(shè)計中出于需要會對原片素材進行一定的處理，如修補畫質(zhì)或進行局部模糊，同時二次傳播的照片存在一定的失真性與畫質(zhì)丟失等問題，因此現(xiàn)有的數(shù)字圖像取證無法對二次傳播圖像的可信度做出有力證明，甚至也無法否定二次傳播圖像的真實性?，F(xiàn)在許多篡改方并不會通過原畫質(zhì)無損傳播出去，而是會經(jīng)過反復壓縮后呈現(xiàn)出“舊圖化”的模糊形態(tài)，這一方式給檢測方取證帶來了極大的困難。

3 數(shù)字圖像取證關(guān)鍵技術(shù)當前發(fā)展的前景

3.1 對區(qū)域模糊的檢驗處理

檢驗區(qū)域模糊處理是處理拼接等篡改方式的一種有效檢測手段。許多篡改者會將一種圖片移植或覆蓋在原畫面中，這一篡改方式是當前最為簡單且粗陋的篡改手段。因此，根據(jù)圖片移植或覆蓋的區(qū)域，進行區(qū)域模糊的檢測。這一區(qū)域的模糊化往往限定于某一人或某一物品，極少部分下會出現(xiàn)覆蓋的情況。在圖片移植或覆蓋在原畫面的過程中，一部分成品會出現(xiàn)犬牙等交錯的肉眼可變特性，這一突兀的特性往往會被篡改者用模糊進行處理化，由于處理過程是圍繞犬牙圖像進行，因此其模糊的區(qū)域也被限定在這一區(qū)域中，因而十分容易被檢測出。

3.2 對檢測圖像非模糊區(qū)域的處理

檢測圖像非模糊區(qū)域是利用圖像的同態(tài)濾波器以數(shù)字圖像的頻率域形態(tài)進行呈現(xiàn)的一種檢測方式。對于已篡改的數(shù)字圖像，同態(tài)濾波器可以通過調(diào)整圖像灰度以低頻的方式對圖像非模糊區(qū)域進行處理。在同態(tài)濾波器高頻顯示范圍內(nèi)，圖像非模糊區(qū)灰度級范圍大，照明也會呈現(xiàn)出與模糊區(qū)灰度級截然相反的照明不均勻問題。因此在不損失未篡改區(qū)域圖像細節(jié)的前提下，采用同態(tài)濾波器低頻灰度級與高頻照明級的應用，能夠?qū)D像模糊部分進行擴大，從而有效提高精度，還原被高斯模糊處理后的數(shù)字圖像。

3.3 對檢測圖像邊緣的處理

數(shù)字形態(tài)是數(shù)字圖像取證關(guān)鍵技術(shù)中對對檢測圖像邊緣的處理的主要應用技術(shù)之一。其原理是以形態(tài)解析的方式對數(shù)字圖像進行構(gòu)建與分解，根據(jù)數(shù)字圖像的特點進行提取主要特征元素，從而實現(xiàn)圖像檢測。在對檢測圖像邊緣的處理中，本數(shù)字形態(tài)主要是以腐蝕函數(shù)的方式對待檢測圖像的正常邊緣進行逐步腐蝕，從而完成圖像的篡改區(qū)域。腐蝕函數(shù)是以剔除數(shù)字圖像低頻為主，從而保留圖像的高頻邊緣，也就是可以顯示經(jīng)過同態(tài)濾波增強的邊緣，從而完成對檢測圖像邊緣的檢測處理。

4 結(jié)束語

隨著我國數(shù)字技術(shù)化的飛速發(fā)展，各類PS、高斯模糊等數(shù)字圖像篡改種類新技術(shù)層出不窮。數(shù)字圖像取證的可信度隨著圖像內(nèi)容篡改進一步下降，因此本文從關(guān)鍵技術(shù)與運行設(shè)備兩方面出發(fā)，論述當前模糊潤飾操作的基本要素與數(shù)字形態(tài)學檢驗模糊邊緣的關(guān)鍵技術(shù)，從而基于篡改痕跡中進行數(shù)字圖像檢測，并提取可信圖像，從而為我國數(shù)字圖像取證關(guān)鍵技術(shù)當前發(fā)展的前景提供一定的參考價值。