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    數字圖像取證技術原理、不足及展望

    時間:2019-08-24 來源:電子技術與軟件工程 作者:鄧昊 本文字數:3487字

      摘要:本文從數字圖像取證的關鍵技術研究出發, 探究如何還原出真實的數字圖像, 從而為我國司法公正性的發展做出一定的積極作用。

      關鍵詞:數字圖像; 取證; 虛假圖像;

      作者簡介: 鄧昊 (1997-) , 男, 安徽省蕪湖市人。澳門科技大學, 大三在讀, 電子與信息工程專業。;

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

      本文從數字圖像取證的關鍵技術研究出發,主要通過對影響字數圖像真實性、可靠性的篡改技術與模糊技術進行相應的分析,并提供相應的檢測技術與驗證方法,從而得出數字圖像是否真實。同時,本文在介紹數字圖像取證關鍵技術的運行原理過程中,會對相應的數字圖像設備進行簡單介紹,并指出數字圖像運行設備中存在的特點與不足,從而在設備方面與技術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。針對數字圖像取證關鍵技術當前存在的不足,如關鍵技術與運行設備之間的相應優勢來進行比較,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越性,并對兩種檢測方法之間的劣勢進行相應的闡述。

      1 數字圖像取證關鍵技術的運行原理概述

      1.1 數字圖像取證關鍵技術的篡改原理

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

      1.2 數字圖像取證關鍵技術的水印原理

      水印是數字圖像取證關鍵技術之一。數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。因此在數字圖像取證的關鍵技術發展過程中,水印即是篡改的主要目標,也是維系數字圖像取證可信度的關鍵因此。但是,由于大部分的普及設備并不帶有水印,而是一種經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字圖像取證的關鍵因素。由此可見,基于水印的運行原理,我國數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進行公證。在這一前提下,數字圖像取證對水印的運用得到了極大的發展,按照我國當前規定,水印不可以被輕易去除,甚至存在一定的格式,因此,數字圖像取證往往能通過水印標準與否進行判斷。但也因此出現了,將原本水印進行位移從而反方面降低數字圖像取證可信度的操作。

      1.3 數字圖像取證關鍵技術的圖像原理

      數字圖像取證關鍵技術的圖像原理是基于大量樣本調查的基礎上,采用多尺度小波分解和高階統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,特征的相似性會轉化為多尺度小波分解的期望檢測算法,這一算法會根據該圖與大量樣本的詳細數據對比進行特征提取,在線性相關參數與像素相關概率的雙重復查下,呈現出有規律性的函數周期變化,而在其傅里葉頻譜中,則會呈現出相應的光點或源點,根據極值源點的分布模板與規律,可以為數字圖像真實性進行有力支撐。

      2 數字圖像取證關鍵技術當前存在的不足

      2.1 數字圖像取證分辨正確率較低

      當前數字圖像取證關鍵技術當前存在取證分辨正確率較低的問題。由于現代網絡發達,在視頻或圖像像素過高時會采取壓縮畫質或打包壓縮再進行發送的方式,因此,當前數字圖像取證關鍵技術在計算區域內出現了一定的模糊性。高斯模糊是PS常用模糊方式,這一方式的出現往往是對其他無關元素或無關人員進行隱私保護的一種有效手段,但在數字圖像取證關鍵技術中,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字圖像取證帶來一定的困難,因為無法根據圖像得出聲源是在錄入過程中出現的,還是后期操作添加的。因此,數字圖像取證在當代算法中,無法根據圖像畫質與聲源兩方面得出有效結論,甚至讓許多算法處于無效且干擾的狀態。

      

      2.2 數字圖像取證篡改驗證方式單一

      數字圖像取證篡改驗證方式單一是影響我國數字圖像取證可信的主要因素之一,由于許多篡改系統使用途徑十分單一,因而相宜的檢測系統亦十分僵硬。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。這給數字圖像可行度帶來極大的困難。

      2.3 數字圖像取證檢驗二次傳播困難

      數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過畫質壓縮即高斯模糊過程,以及噪聲源干擾等問題。由于在現代網絡生活中,許多自媒體或美術設計中出于需要會對原片素材進行一定的處理,如修補畫質或進行局部模糊,同時二次傳播的照片存在一定的失真性與畫質丟失等問題,因此現有的數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。現在許多篡改方并不會通過原畫質無損傳播出去,而是會經過反復壓縮后呈現出“舊圖化”的模糊形態,這一方式給檢測方取證帶來了極大的困難。

      3 數字圖像取證關鍵技術當前發展的前景

      3.1 對區域模糊的檢驗處理

      檢驗區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,根據圖片移植或覆蓋的區域,進行區域模糊的檢測。這一區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,因此其模糊的區域也被限定在這一區域中,因而十分容易被檢測出。

      3.2 對檢測圖像非模糊區域的處理

      檢測圖像非模糊區域是利用圖像的同態濾波器以數字圖像的頻率域形態進行呈現的一種檢測方式。對于已篡改的數字圖像,同態濾波器可以通過調整圖像灰度以低頻的方式對圖像非模糊區域進行處理。在同態濾波器高頻顯示范圍內,圖像非模糊區灰度級范圍大,照明也會呈現出與模糊區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域圖像細節的前提下,采用同態濾波器低頻灰度級與高頻照明級的應用,能夠對圖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字圖像。

      3.3 對檢測圖像邊緣的處理

      數字形態是數字圖像取證關鍵技術中對對檢測圖像邊緣的處理的主要應用技術之一。其原理是以形態解析的方式對數字圖像進行構建與分解,根據數字圖像的特點進行提取主要特征元素,從而實現圖像檢測。在對檢測圖像邊緣的處理中,本數字形態主要是以腐蝕函數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域。腐蝕函數是以剔除數字圖像低頻為主,從而保留圖像的高頻邊緣,也就是可以顯示經過同態濾波增強的邊緣,從而完成對檢測圖像邊緣的檢測處理。

      4 結束語

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

      參考文獻

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      論文來源參考:鄧昊.數字圖像取證的關鍵技術[J].電子技術與軟件工程,2019(14):74-75.
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