造假图片鉴定方法要有理论支持　　

        一、滤镜方法没给出详细理论依据

　　2008年4月3日下午，在中国新闻摄影学会维护新闻摄影真实性研讨会上，中国新闻摄影学会执行会长赵德润介绍了关于《广场鸽接种禽流感疫苗》的鉴定过程，并在现场通过大屏幕作了演示。赵德润介绍说，鉴定专家小组的鉴定方法是比较图片中疑似相同的两只鸽子的特征值。如果特征值高度一致，则可对两只鸽子是否相同作出判断。鉴定采用的Photoshop软件很普及，采取的方法简便易行，易于人们进行验证。鉴定操作步骤如下：1、将图片中的两只鸽子剪切下来，放在同一画面中。2、从直观上可以发现，两只鸽子的腋下、翅膀、腹部等各个部位以及整体姿态高度一致。3、在Photoshop软件中，用"素描滤镜"，选择"影印"处理，可以发现，两只鸽子特征值高度一致。4、用"风格化滤镜"，选择"照亮边缘"处理，可以发现，两只鸽子特征值高度一致。5、用"风格化滤镜"，选择"查找边缘"处理，可以发现，两只鸽子特征值高度一致。

       本人不是电脑专家，对这方面缺少研究。但就我有限的知识，感觉这样的方法从理论上不是十分令人信服。因为图像是相似的，其他的各种风格化滤镜都肯定是相似的，没有因果关系。

        二、数字图像盲取证技术更科学

        相比而言，北京信息产业协会秘书长徐祖哲和北京邮电大学教授牛少彰使用的方法更为可信。他们的方法是"数字图像盲取证"。数字图像盲取证技术作为信息安全技术的分支之一，是在不预先向取证图像中嵌入水印等标识的情况下对数字图像内容的真实性、完整性和原始性进行认证的技术。徐祖哲和牛少彰鉴定照片大约用了52个小时，通过"数字图像盲取证"，可以找到照片的来源，也可以查出照片每一处改动的地方。数据显示，两只鸽子的3项特征的数据相关性为100%、99.94%和99.92%。据此得出结论：两只鸽子完全相同，左侧鸽子可能是从右侧鸽子复制而来的。我估计他们的鉴定细节会作为论文公开发表，因此不便索要资料用于学习，等待不久的将来公开发表后查看。

    为使读者有更多的了解，找到数字图像盲取证技术方面的文献，找到的是《数字图像盲取证技术研究》，为周琳娜的学位论文。这里摘取其论文的一小部分，主要来自《数字图像盲取证技术理论框架》。以下为论文的摘要部分：

    数字图像取证技术是指对数字图像的篡改、伪造和隐密进行分析、鉴别和认证，它可以分为主动取证和被动取证两种。现有的主动取证技术包括以鲁棒数字水印为代表的防伪技术，以脆弱数字水印为代表的防篡改技术，以及以数字指纹、数字签名为代表的认证技术。这些技术所采用的基本思路都是通过添加附加信息对数字图像进行真实性和完整性鉴别。但是目前的情况是，绝大部分数码照片中并不含有数字水印或者数字摘要。尽管Canon等厂商推出了具有数字水印功能的数码相机，我国的华旗资讯也于2005年推出了第一款具有数字水印保护的数码相机，但这些产品大都属于高端产品，绝大部分数码相机并不具有数字水印功能，并且数字水印的安全性也难以得到可靠的保障。

    被动数字图像取证技术作为盲取证技术，只需要取证方的参与就可以实施取证，可由取证方独立完成，即被动数字图像盲取证是直接依据媒体本身进行鉴别的，不需要事先对数字图像做任何预处理，实用性更强。

    数字图像被动盲取证技术是通过分析和检测，对数字图像的来源进行追踪和认证;对合成和润饰的媒体信号进行鉴别;对变体、增强、计算机生成以及绘制的图像进行区分;对隐密媒体进行检测及对产生隐密媒体的隐密系统进行取证。

    鉴别图像“是否被修改”可以利用信号处理和图像统计分析手段，提取区别正常图像和篡改伪造图像的特征向量并进行检测。确定数字图像“如何被修改”，要分析数字图像伪造篡改和隐密过程中的行为特征和各种不同篡改和隐密技术手段的表现形式，研究作用到图像的统计特性和形成机理，找出修改部位进行定位取证或提取出隐密的秘密信息。

    图像取证技术(Digital Image Forensics)，是通过对图像统计特性的分析来判断数字图像内容的真实性、完整性和原始性，也就是判断数字图像从被数码相机拍摄以后有没有经过篡改的技术。它是计算机取证的一个分支，是对源于数字图像资源的数字证据进行确定、收集、识别、分析及出示法庭的过程。不同于先前的计算机取证，数字图像取证主要是针对于数字图像内容的完整性和原始性，而不是对计算机文件或磁盘格式的取证。从现有的的数字图像取证类型来看，数字图像取证技术包括卞动取证和被动取证两种，他们都可以对图像是否经过了篡改进行认证，但是各自有着不同的应用领域。先前的数字图像取证主要是基于数字水印的主动认证，如易碎数字水印技术和数字签名技术提供了很多验证数字篡改的方法，但这些方法都是通过提前向原始数字照片中嵌入验证信息实现的，属于主动取证。随着图像伪造篡改技术迅速发展，主动取证技术由于受到应用条件的限制，已经无法从根本上遏制图像篡改发展，现在数字图像取证更注重被动取证技术研究。

    数字图像主动取证即数字水印技术，数字水印(Digital watermarking)是利用数字作品中普遍存在的冗余数据和随机性把版权信息嵌入在数字作品本身中，从而起到保护数字产品版权或完整性的一种技术。理想的水印方案应该是只有版权所有者才一可以加载水印，但任何人都可以对其进行验证的水印方案。用于图像认证方面的数字水印主要是脆弱性水印，它是事先在图像的空域或者频域中嵌入易碎水印信息，图像经过传输后再提取水印信息，通过判断水印信息是否完整来判断图像在传输过程中是否收到了篡改。数字水印的应用领域包括版权保护、图像完整性认证和图像所有者认证等方面。用于图像完整性认证方面的脆弱水印的的工作原理是，图像的发送方把不可见的数字水印嵌入在数字图像空域或者频域的敏感部分。被篡改，则被嵌入的水印信息就遭到了破坏，因此图像的接受方就不能完整的提取水印信息。另外，还可以根据水印被破坏的位置和程度来判断图像在传输过程中发生的篡改位置和篡改类型。

    数字图像被动盲取证技术是指在没有嵌入水印的前提下检测图像从拍摄以后是否经过了篡改。尽管多数篡改都不会引起人们视觉上的怀疑，但是图像篡改会不可避免的引起图像统计特性上的变化，图像取证技术通过检测图像统计特性的变化，来判断图像的原始性、真实性和完整性，它对拍摄数字图像的数码相机没有特殊的要求，具有重要的应用价值。

    数字图像篡改类型

    1.合成(composited )，即由两幅或多幅数字图像通过复制其中一幅中的某一部分粘贴到另一幅图像中以造成某种假象，或者把一幅图像的某一部分复制粘贴到这幅图像的另一部分上以此来隐藏重要目标。

    2. 变种(morphed)图像变种是一种把一幅图像逐渐变成另一幅图像的技术。采用的方法一般是分别找出原图像和目标图像上对应的特征点，然后以不同的权重叠加两幅图像，这样得到的图像就兼有两幅图像的特征。

    3. 润饰(re-touched )，图像润饰一般是图像处理专家采用的一种图像修补操作。…… 

   与密码术和密码分析术的对抗一样，图像伪造者和图像取证者也互为对手。图像伪造者尽力伪造出逼真的图像，而图像取证者努力披露出图像被伪造的事实。逼真的伪造图像尽管在视觉上不能引起人们的察觉，但篡改伪造操作破坏了相机拍摄自然图像数据之间内在的连续性特征，图像取证者就是通过考察这些自然图像连续性的统计特征，使用各种相应技术来检测图像受到的篡改类型，甚至定位出篡改的具体位置。

    目前，一个标准的图像篡改一般要经历以下三个操作:复制粘贴操作，即图像合成操作(无论是同一幅图还是两幅不同的图之间的合成都会有这个操作)、重采样润饰操作(为了消除简单复制粘贴而造成的可视篡改痕迹的操作)和JPEG重压缩操作(用Photoshop对复制伪造好的图像进行重新存储)。

    ①复制粘贴操作检测

    在数字图像的篡改操作中，复制粘贴(合成)是最简单也是最常用的图像伪造手段。复制粘贴分为在同一幅图像中和不同图像之间的操作两种。其中，由于同一幅图像中图像块的亮度、色彩度比较相似，进行复制粘贴不会引起明显的视觉变化。这种篡改方法也有较大的破绽，其最直接的检测方法是搜索待检图像中是否有完全相同的区域。但这种取证技术通常是计算量大，对自然噪声的鲁棒性差，解决这些问题需要确定合理的匹配块，并且需要快速的搜索算法。

    ②重采样、模糊操作检测

    在伪造篡改者经过复制粘贴篡改操作后，为了消除伪造图像上的篡改痕迹，往往会对篡改部分进行如缩放、旋转、模糊等预先处理和润饰操作。在对篡改部分进行缩放、旋转操作后，会在篡改图像中留有重采样的痕迹，尽管这种痕迹不会引起视觉上的差别，但由于插值(上采样或下采样)的原因，经重采样后篡改图像块的像素与其周围像素之间会产生周期性的线性关系。

        三、静态图像的原始性检验方法可参考

        为鉴别广场鸽寻找理论依据，本人花钱从正规途径买的一篇文章，用OCR识别软件，变成文本文件，因为识别率的原因，里面会有识别错误。本来这样购买的资料只能自己研究使用，但此次为更好地说明问题，特贴之，万望作者和商业网站原谅。

        原文如下：

试论静态图像的原始性检验

四川警官高等专科学校，王渝霞

        所谓静态图像是指用传统的或数码的照相机所拍摄的，以纸质或计算机的显示屏作为展示平台的静止图像，这是与摄录相机所摄取的动态图像相对应的静态图像。纸质作载体的通常被称为照片，计算机显示的通常被称为图像。随着图像拍摄及制作中数字化程度的普及和提高，数字图像所存在的伪造方便，容易被篡改，且 不易被识别和发现的缺陷，使得利用伪造、添加、删改的静态图像进行违法犯罪活动的案例越来越多，因此，静态图像的原始性检验问题己逐渐成为摆在我们面前的一项常规性的检验工作。但是，这一检验工作特别是数码静态图像的原始性检验，毕竟是随着数字图像发展而带来的一项新课题，检验中的许多问题值得我们去研究和探索。

        一、静态图像的原始性

    静态图像的原始性，从狭义上说，是指图像形成时的原始信息，它是指保持拍照时对被摄对象的构图、用光等原始的影像结构状态及拍照时的各项参数指标的性质。从广义上说，静态图像的原始性是指图像与其形成时的原始状况的一致性，也称图像的真实性，它是指在原始状态的基础上，对影像进行犷一定程度上的调整而改变犷拍照的一些参数指标，如亮度、对比度、影调及色调等的调整，使影像的整体质量有所提高但小涉及对其结构等内容的改变，因此，它能在提高质量的基础上保持图像内容的原始属性，从这个角度来说，静态图像狭义的原始性与广义的原始性即真实性在一定的程度上是一致的，原始性的改变未必导致真实性的改变，但真实性的图像原始性检验实际上是以静态图像广义的内涵为根据的。传统相机所拍照片经暗室冲洗制得的底片，再通过相纸的搭配、不同反差配方的选择及曝光量的调整等技术上的控制而获得的照片，其原始性是不容质疑的。因为这些技术手段的使用是对图像本身信息的强化，尽管这种强化是根据拍照者的意图而对底片有用信息的选择，但它并没有添加其它底片上的所没有的信息、也没有改变照片的内容结构。传统照相所制得的照片若需进行伪造、添加或删改等处理，必须具有相当娴热的暗室技术才能完成其处理的工序。

    储存于计算机中的原始图像主要由数码相机拍摄，或使用扫描仪扫描、网上下载等方式制得。

    数码相机拍摄的图像，可通过图像的EXIF信息获知原始的拍照数据。EX IF,一种图像文件格式，是镶嵌在JPEG像文件格式内的一组拍摄参数。数码相机在拍摄过程中采集到包括摄影时的光圈、快门、1S0、日期时间、相机品牌、色彩编码等一系列信息，作为元数数据放置在大家热悉的后缀名JF'G之件的头部。人们可通过看图工具ACDSee及数码相机自带的软件进行查看，拍摄后使用计算机对图像所做的任何处理，都将在EXIF信息上留下痕迹，由此可获得原始图像被更改以及被何种软件所更改的信息。

    通过扫描仪对传统拍照所获取的照片或现有的数码照片进行扫描之后，再用计算机进行处理和保存更方便易行，所以成为对照片进行伪造、变造的一种常用方式。使用扫描仪扫描的图像，虽然改变图像的属性，使其由模拟图像转变为数字图像，但究其本身而言，它保留被扫描图像内容的原始状况。若对其进行图像的数字处理，通过看图工具ACDSee查看出处理时所使用的软件及处理时间计算机上标定的时间。

        网上下载的图像保有数码相机拍摄及扫描仪扫描图像等数字图像的一般特性，但数码图像往往隐藏EXIF信息，只能反映出创建时间和修改时间，同时，被扫描的图像本身也有被篡改的可能，因此其原始性难以保证。

        二、静态图像原始性检验的内容

        进行静态图像原始性检验的目的，就是确定嫌疑图像的结构内容上有无变动、变动的范围和方法等等。因此，从这个角度上说，静态图像的原始检验实际上是对图像真实性的检验，而图像的真实性是其能否作为证据使用的前提。

    传统照片内容的伪造、变造因其技术要求较高，现己逐步让位于操作简单方便的利用计算机所进行的数码图像处理。对有改动痕迹的数码图像，需仔细分析并区别其是否对图像的内容造成了损害。既然传统照片可通过暗室处理对其反差、明暗程度进行调整也不失原始性，那么，也应允许在计算机上的对数码图像所进行的亮度、反差、色彩等的调整，只要不损害图像的结构内容，就应认定其具有真实性。根据静态图像的伪造、变造的手法不同，需要检验的内容有所不同，归纳起来大概有下类。

      （一)图像中内容的添加。

    在一幅图像的某个背景中镶嵌入另一幅图像的某个形象内容，形成图像内容的添加效果。图像内容的添加可造成本不在此处的某人或物到过此地的效果，以达到某种特殊的日的。

    图像中内容的添加一般是用抠像、复制、粘贴的方式进行的。通常是将一幅图像中的某个选定的形象复制、羽化之后，移至另一幅图像中的适当位置 并进行大小、亮度及色彩的校正，再进行粘贴部分的边缘修整后合并图层，一幅添加内容的图像即可完成。

      （二）图像中内容的减少。

      将一幅图像中的某一形象消除，造成原画面中某一对象不在现场或现场背景中的某些景、物被减少的效果。图像中内容的减少可造成原本来过此处某人或物不在此地的效果，以达以某种特殊日的。

    图像中内容的减少一般可用抠像、复制、粘贴的方式，也可用仿制图章工具、图像修整工具等力法进行处理，达到裁切或删除图像中的某部分内容的日的。抠像、复制、粘贴的方式通常是用整块迹盖的方式，将本幅图像或其它图像中的与被遮掩部位周围相近的图像复制、粘贴在需减少的图像部位，并经修整而成;仿制图章工具、图像修整工具等方法是用逐步遮掩的方式将图像中某形象去掉的。

      （三）图像中内容的变换。

    将一幅图像中的某一形象换成另一幅图像中的形象，形成图像内容的变换，这种变换也被称为拼接性伪造。图像中内容的变换可造成一种无中生有的效果。将另一幅图像中的人头像置在另一幅图像中的人身体上，这是诽谤或诈骗犯罪中作案人的常用力一式。其变换一般也是通过抠像、复制、羽化、粘贴、修整等步骤完成。

        三、静态图像检验的方法

    计算机图像处理软件的强大功能，为图像的变造、伪造提供了多种方式，这也给图像原始性检验的方法提出了多样性的要求。检验人员可使用直接观察检验法、图像测量法、显微镜检验法及利用图像处理软件进行检验等各种方法，观察和检验嫌疑图像中的光照条件先照方向、光照角度、光质效果、透视比例关系、分辨率、反差以及图像的边缘特征等是否具有整体一致性。

      （一)图像中光照条件一致性的检验。

      自然界中的日光照明下，各物体将均匀地接受到光的照射，物影的大小受光照方向被摄对象与照相机的相对位置不同，而形成的顺光、前侧光、侧光、逆光和角度拍照的时间不同而形成的光源与被摄对象相对高度的改变的影响，物影的浓淡受光照性质气候的变化所形成的阴、晴、雨、雪而导致光的直射和散射的性质，即光质的影响，物体的阴影和投影是朝着一个方向且相互平行的;灯光照明时，各物体的亮度随着与照明光源的距离远近而变化，越近则越明亮，物影的浓淡受灯具直射、散射的性质及照明距离远近的影响，且物体的投影是以灯为中心呈辐射状的向周围扩散。

    无论是日光照明还是灯光照明，在一次拍照形成的同一个画面中，各物体所接受的光照条件是一致的。直接观察受检图像，如果画面中的各景物所受光的光照方向不同、光照角度不同或光照的直散射的性质出现了差异等等，其中任一项的存在足以肯定此图像存在伪造。

     （二）图像中比例关系的检验。

    图像中的比例关系反映了影像的透视原理和相机成像的景深效果。照相机的成像和对影像的记录，要将三维空间压缩在一维空间的范围内，一方面表现出近大远小的影像透视效果，同时也表现出影像清晰的一定纵深范围。影像的透视效果和景深范围是有着一定的成像规律的。

    影像的透视关系会随着镜头焦距的变化而变化:镜头焦距越短、物距越近，则近大远小的效果越明显，反之则越不明显。照片制假者在一张景物图像中添加人像全身的时候，往往不会或者无法实现先测量图像中景物的高度再确定人像的高度，而只是凭直觉进行调整，原图像中景物与人的比例和现实中的比例关系肯定存在差异，而且，制假照片的图像由于拍照取景的视点小同，图像中所反映的各景物的被观察面也会出现差异。这些差异给我们的检验提供了鉴定伪造的线索和依据。对此，可通过图像中景物透视的灭点是否同一来进行检验。

照相机能够拍照清晰的范围是有限的，这在相机的景深表上己予以标示。在所得画面中也可观察到，图像中最清晰点前后有一段清晰范围，以调焦点为中心，图像中最清晰之点前清晰范围为整个景深范围的1/3，后清晰范围为2 /3,不可能出现超长景深范围，也不可能出现前后清晰而中间不清晰的图像效果。造假者在图像的添加伪造中往往会忽略景深问题，造成违反镜头成像规律的效果从而暴露出伪造的痕迹。

      （三）图像的色彩，反差一致性的检验。

    无论是黑白照片还是彩色照片，虽然在一个画面中，由于物体所处的位置直射光下或散射光下所呈现的反差大小有所小同，且物体受周围物反射光影响而会呈出局部的偏色现象，但就一个画面而言，其整体偏色现象及反差应是一致的，局部的差异是能够根据周围的环境而进行解释的。照片制假者在进行添加或内容变换的伪造时，要想保持其图像整体色彩、反差的一致性是非常困难的，将照片放大后直接观察即可发现其差异。

    另外，经过拼接、遮盖等方式所进行的伪、变造的图像，虽然其肉眼观察的色调、反差效果一致，但若使用图像处理软件对图像整体色调、反差的进行调整时，会发现图像各个部位的色彩和反差会有不同的变化，这个变化反映出了造假的部分特征。

      （四)照片的局部分辨率检验。

    使用体视显微镜对照片可能变造的区域采用一定的放大倍率进行观察，可查看照片中的线条是否具有连续性、图像的分辨率率是否一致、图像之间的衔接是否异常等。在显微镜下，照片中图像之间衔接的细小差异及线条的微小错位都会显露出来;同时，由于制假者在直接粘贴局部图像的时候，经过放大或缩小改变了局部图像的分辨率，因此在显微镜中可观察到粘贴的局部图像与周围图像呈现出的不同模糊效果。

     （五）图像边缘特征的检验。

    图像的边缘是指重叠后的两个图层边缘连接部位。在变造、伪造时，为了使图层的拼接边缘过渡自然，常用各种处理手段使图层的边缘难以被肉眼识别。其处理的程序一般为:设置适当的羽化值对复制的选区进行羽化，将选区影像作自由变换后，选好衔接点与图层进行拼接，用橡皮擦和仿制图章等工具，对图层边缘进行修饰，然后合并图层。与未经改动的照片图像相比，经变造、伪造的图像边缘特征有所小同，通过显微镜进行仔细的观察看照片图像边缘有无其它杂色、景物的线条是否连续等，特别是一些直线性的物体边缘在图像拼接时容易出现衔接错位、或者棱边显得粗糙的现象，从中可发现其变造或伪造的痕迹。

    对图像的边缘特征进行检验时，也可将照片扫描后，在计算机上将数字图像扩大一定倍数（如400-1000倍，扩大的倍数图像的分辨率大小而定)后观察，图像变成马赛克现象，没有进行过羽化的部位色彩边缘锐度较高、色彩过渡较明显，进行过羽化的部位则色彩分界模糊、出现色彩渐变的晕染效果。这是因为羽化的过程是将选区边缘的像素进行模糊和改变透明度来实现的，它会使边缘部分的某些细节模糊导致信息丢失，据此可发现其变造的范围。

    用边缘特征的检验方法对照片进行检验可弥补用直接观察和测量等检验方法的局限性。在图像的检验中，若遇造假者制作时很细心，且操作熟练处理技术较高时，采用光照角度和光质的一致性以及透视比例关系的合理性检验则难以发现破绽，这时对图像的边缘特征进行检验就显得尤为重要。

    从20世纪80年代中期开始起步的静态图像原始性检验，作为审查和判断静态图像证据是否可信的一种技术支持，随着视听资料作为证据使用的深入人心、随着计算机图像处理软件的不断更新，其应用范围会越来越大，检验中将会出现更多新的问题需要我们去探讨。