文/鄧昊

數(shù)字圖像取證是我國(guó)當(dāng)前公安機(jī)關(guān)采用最為普遍且有效的取證技術(shù)。但隨著我國(guó)數(shù)字技術(shù)化的飛速發(fā)展，如各類(lèi)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(guò)對(duì)影響字?jǐn)?shù)圖像真實(shí)性、可靠性的篡改技術(shù)與模糊技術(shù)進(jìn)行相應(yīng)的分析，并提供相應(yīng)的檢測(cè)技術(shù)與驗(yàn)證方法，從而得出數(shù)字圖像是否真實(shí)。同時(shí)，本文在介紹數(shù)字圖像取證關(guān)鍵技術(shù)的運(yùn)行原理過(guò)程中，會(huì)對(duì)相應(yīng)的數(shù)字圖像設(shè)備進(jìn)行簡(jiǎn)單介紹，并指出數(shù)字圖像運(yùn)行設(shè)備中存在的特點(diǎn)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(cè)圖像是否被篡改的運(yùn)行原理與有效方法。針對(duì)數(shù)字圖像取證關(guān)鍵技術(shù)當(dāng)前存在的不足，如關(guān)鍵技術(shù)與運(yùn)行設(shè)備之間的相應(yīng)優(yōu)勢(shì)來(lái)進(jìn)行比較，并闡述哪一種鑒別方法在檢測(cè)時(shí)間與檢測(cè)精度上更具有優(yōu)越性，并對(duì)兩種檢測(cè)方法之間的劣勢(shì)進(jìn)行相應(yīng)的闡述。

1 數(shù)字圖像取證關(guān)鍵技術(shù)的運(yùn)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(duì)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(shí)性的主要因素。隨著時(shí)代的發(fā)展與變化，圖像篡改變得越來(lái)越簡(jiǎn)單，由于許多數(shù)字圖像運(yùn)行設(shè)備并不會(huì)帶上時(shí)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(shí)施提供了渠道。在篡改過(guò)程中，一般是對(duì)數(shù)字圖像被拍攝的情況下，使用篡改設(shè)備進(jìn)行信息的模糊化，這一模糊主要針對(duì)取證的發(fā)生時(shí)間或不良媒體盜取單個(gè)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(duì)時(shí)間、記錄水印等信息通過(guò)設(shè)備進(jìn)行模糊化，從而影響到取證的難度，要么完全基于真實(shí)的數(shù)字圖像，選擇錯(cuò)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(lèi)的“指紋”。一般情況下，不同設(shè)備會(huì)有單獨(dú)水印標(biāo)記，而在另外一些情況下，水印即時(shí)間。因此在數(shù)字圖像取證的關(guān)鍵技術(shù)發(fā)展過(guò)程中，水印即是篡改的主要目標(biāo)，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(guò)元件合成后的顯示覆蓋。這使得水印可能是后來(lái)添加也可能是后來(lái)篡改的。水印帶來(lái)的辨識(shí)難度是影響數(shù)字圖像取證的關(guān)鍵因素。由此可見(jiàn)，基于水印的運(yùn)行原理，我國(guó)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(jìn)行公證。在這一前提下，數(shù)字圖像取證對(duì)水印的運(yùn)用得到了極大的發(fā)展，按照我國(guó)當(dāng)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(guò)水印標(biāo)準(zhǔn)與否進(jìn)行判斷。但也因此出現(xiàn)了，將原本水印進(jìn)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(jì)建模對(duì)拍攝的各種圖像、掃描圖像、及計(jì)算機(jī)生成虛擬圖像分別進(jìn)行取證并取得一系列重要成果。這一圖像原理是基于對(duì)虛擬生產(chǎn)圖像的不同特征進(jìn)行分類(lèi)，從而檢測(cè)出與大樣本相似的特征，其準(zhǔn)確的達(dá)到95%以上。在大量樣本中，特征的相似性會(huì)轉(zhuǎn)化為多尺度小波分解的期望檢測(cè)算法，這一算法會(huì)根據(jù)該圖與大量樣本的詳細(xì)數(shù)據(jù)對(duì)比進(jìn)行特征提取，在線(xiàn)性相關(guān)參數(shù)與像素相關(guān)概率的雙重復(fù)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(huì)呈現(xiàn)出相應(yīng)的光點(diǎn)或源點(diǎn)，根據(jù)極值源點(diǎn)的分布模板與規(guī)律，可以為數(shù)字圖像真實(shí)性進(jìn)行有力支撐。

2 數(shù)字圖像取證關(guān)鍵技術(shù)當(dāng)前存在的不足

2.1 數(shù)字圖像取證分辨正確率較低

當(dāng)前數(shù)字圖像取證關(guān)鍵技術(shù)當(dāng)前存在取證分辨正確率較低的問(wèn)題。由于現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)發(fā)達(dá)，在視頻或圖像像素過(guò)高時(shí)會(huì)采取壓縮畫(huà)質(zhì)或打包壓縮再進(jìn)行發(fā)送的方式，因此，當(dāng)前數(shù)字圖像取證關(guān)鍵技術(shù)在計(jì)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(duì)其他無(wú)關(guān)元素或無(wú)關(guān)人員進(jìn)行隱私保護(hù)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(dāng)前取證可信度證明過(guò)程增加了一定的難度。除了高斯模糊處理會(huì)帶來(lái)分辨率的問(wèn)題，還有噪音影響也會(huì)給數(shù)字圖像取證帶來(lái)一定的困難，因?yàn)闊o(wú)法根據(jù)圖像得出聲源是在錄入過(guò)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(dāng)代算法中，無(wú)法根據(jù)圖像畫(huà)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(wú)效且干擾的狀態(tài)。

2.2 數(shù)字圖像取證篡改驗(yàn)證方式單一

數(shù)字圖像取證篡改驗(yàn)證方式單一是影響我國(guó)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(cè)系統(tǒng)亦十分僵硬。但與檢測(cè)方不一致的時(shí)，篡改方可以采用多種手段互相干擾，然而檢測(cè)方無(wú)法具有多元化的驗(yàn)證渠道，致使其算法會(huì)對(duì)同一圖像的局部計(jì)算出不同結(jié)果。更大的影響在于，檢測(cè)方無(wú)法確認(rèn)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(jìn)行反復(fù)遮掩。這給數(shù)字圖像可行度帶來(lái)極大的困難。

2.3 數(shù)字圖像取證檢驗(yàn)二次傳播困難

數(shù)字圖像取證檢驗(yàn)二次傳播的圖像在理論上來(lái)說(shuō)十分困難，這是由于二次傳播的圖像往往會(huì)經(jīng)過(guò)畫(huà)質(zhì)壓縮即高斯模糊過(guò)程，以及噪聲源干擾等問(wèn)題。由于在現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)生活中，許多自媒體或美術(shù)設(shè)計(jì)中出于需要會(huì)對(duì)原片素材進(jìn)行一定的處理，如修補(bǔ)畫(huà)質(zhì)或進(jìn)行局部模糊，同時(shí)二次傳播的照片存在一定的失真性與畫(huà)質(zhì)丟失等問(wèn)題，因此現(xiàn)有的數(shù)字圖像取證無(wú)法對(duì)二次傳播圖像的可信度做出有力證明，甚至也無(wú)法否定二次傳播圖像的真實(shí)性。現(xiàn)在許多篡改方并不會(huì)通過(guò)原畫(huà)質(zhì)無(wú)損傳播出去，而是會(huì)經(jīng)過(guò)反復(fù)壓縮后呈現(xiàn)出“舊圖化”的模糊形態(tài)，這一方式給檢測(cè)方取證帶來(lái)了極大的困難。

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

3.1 對(duì)區(qū)域模糊的檢驗(yàn)處理

檢驗(yàn)區(qū)域模糊處理是處理拼接等篡改方式的一種有效檢測(cè)手段。許多篡改者會(huì)將一種圖片移植或覆蓋在原畫(huà)面中，這一篡改方式是當(dāng)前最為簡(jiǎn)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(jìn)行區(qū)域模糊的檢測(cè)。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(huì)出現(xiàn)覆蓋的情況。在圖片移植或覆蓋在原畫(huà)面的過(guò)程中，一部分成品會(huì)出現(xiàn)犬牙等交錯(cuò)的肉眼可變特性，這一突兀的特性往往會(huì)被篡改者用模糊進(jìn)行處理化，由于處理過(guò)程是圍繞犬牙圖像進(jìn)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(cè)出。

3.2 對(duì)檢測(cè)圖像非模糊區(qū)域的處理

檢測(cè)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(jìn)行呈現(xiàn)的一種檢測(cè)方式。對(duì)于已篡改的數(shù)字圖像，同態(tài)濾波器可以通過(guò)調(diào)整圖像灰度以低頻的方式對(duì)圖像非模糊區(qū)域進(jìn)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(jí)范圍大，照明也會(huì)呈現(xiàn)出與模糊區(qū)灰度級(jí)截然相反的照明不均勻問(wèn)題。因此在不損失未篡改區(qū)域圖像細(xì)節(jié)的前提下，采用同態(tài)濾波器低頻灰度級(jí)與高頻照明級(jí)的應(yīng)用，能夠?qū)D像模糊部分進(jìn)行擴(kuò)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(duì)檢測(cè)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(duì)對(duì)檢測(cè)圖像邊緣的處理的主要應(yīng)用技術(shù)之一。其原理是以形態(tài)解析的方式對(duì)數(shù)字圖像進(jìn)行構(gòu)建與分解，根據(jù)數(shù)字圖像的特點(diǎn)進(jìn)行提取主要特征元素，從而實(shí)現(xiàn)圖像檢測(cè)。在對(duì)檢測(cè)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(duì)待檢測(cè)圖像的正常邊緣進(jìn)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(guò)同態(tài)濾波增強(qiáng)的邊緣，從而完成對(duì)檢測(cè)圖像邊緣的檢測(cè)處理。

4 結(jié)束語(yǔ)

隨著我國(guó)數(shù)字技術(shù)化的飛速發(fā)展，各類(lèi)PS、高斯模糊等數(shù)字圖像篡改種類(lèi)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(jìn)一步下降，因此本文從關(guān)鍵技術(shù)與運(yùn)行設(shè)備兩方面出發(fā)，論述當(dāng)前模糊潤(rùn)飾操作的基本要素與數(shù)字形態(tài)學(xué)檢驗(yàn)?zāi)：吘壍年P(guān)鍵技術(shù)，從而基于篡改痕跡中進(jìn)行數(shù)字圖像檢測(cè)，并提取可信圖像，從而為我國(guó)數(shù)字圖像取證關(guān)鍵技術(shù)當(dāng)前發(fā)展的前景提供一定的參考價(jià)值。