数字图像取证的关键技术

文/邓昊

数字图像取证是我国当前公安机关采用最为普遍且有效的取证技术。但随着我国数字技术化的飞速发展，如各类PS、高斯模糊等新技术层出不穷。因而数字图像极其容易受到干扰或篡改，由此，数字图像取证的可信度受到了一定的影响。

本文从数字图像取证的关键技术研究出发，主要通过对影响字数图像真实性、可靠性的篡改技术与模糊技术进行相应的分析，并提供相应的检测技术与验证方法，从而得出数字图像是否真实。同时，本文在介绍数字图像取证关键技术的运行原理过程中，会对相应的数字图像设备进行简单介绍，并指出数字图像运行设备中存在的特点与不足，从而在设备方面与技术方面两种途径中阐述检测图像是否被篡改的运行原理与有效方法。针对数字图像取证关键技术当前存在的不足，如关键技术与运行设备之间的相应优势来进行比较，并阐述哪一种鉴别方法在检测时间与检测精度上更具有优越性，并对两种检测方法之间的劣势进行相应的阐述。

1 数字图像取证关键技术的运行原理概述

1.1 数字图像取证关键技术的篡改原理

对现代数字图像取证而言，篡改技术是影响数字图像真实性的主要因素。随着时代的发展与变化，图像篡改变得越来越简单，由于许多数字图像运行设备并不会带上时间等信息水印，因此为数字图像取证关键技术篡改的实施提供了渠道。在篡改过程中，一般是对数字图像被拍摄的情况下，使用篡改设备进行信息的模糊化，这一模糊主要针对取证的发生时间或不良媒体盗取单个片断照片的行为。在现代，大部分的数字图像篡改要么是建立在水印模糊的基础上，对时间、记录水印等信息通过设备进行模糊化，从而影响到取证的难度，要么完全基于真实的数字图像，选择错位或加入或减少声源等形成“断章取义”的数字图像，从而以假乱真。

1.2 数字图像取证关键技术的水印原理

水印是数字图像取证关键技术之一。数字图像的水印其意义近乎于人类的“指纹”。一般情况下，不同设备会有单独水印标记，而在另外一些情况下，水印即时间。因此在数字图像取证的关键技术发展过程中，水印即是篡改的主要目标，也是维系数字图像取证可信度的关键因此。但是，由于大部分的普及设备并不带有水印，而是一种经过元件合成后的显示覆盖。这使得水印可能是后来添加也可能是后来篡改的。水印带来的辨识难度是影响数字图像取证的关键因素。由此可见，基于水印的运行原理，我国数字图像取证存在很大的局限性，因此并不能完全作为第三方证据进行公证。在这一前提下，数字图像取证对水印的运用得到了极大的发展，按照我国当前规定，水印不可以被轻易去除，甚至存在一定的格式，因此，数字图像取证往往能通过水印标准与否进行判断。但也因此出现了，将原本水印进行位移从而反方面降低数字图像取证可信度的操作。

1.3 数字图像取证关键技术的图像原理

数字图像取证关键技术的图像原理是基于大量样本调查的基础上，采用多尺度小波分解和高阶统计建模对拍摄的各种图像、扫描图像、及计算机生成虚拟图像分别进行取证并取得一系列重要成果。这一图像原理是基于对虚拟生产图像的不同特征进行分类，从而检测出与大样本相似的特征，其准确的达到95%以上。在大量样本中，特征的相似性会转化为多尺度小波分解的期望检测算法，这一算法会根据该图与大量样本的详细数据对比进行特征提取，在线性相关参数与像素相关概率的双重复查下，呈现出有规律性的函数周期变化，而在其傅里叶频谱中，则会呈现出相应的光点或源点，根据极值源点的分布模板与规律，可以为数字图像真实性进行有力支撑。

2 数字图像取证关键技术当前存在的不足

2.1 数字图像取证分辨正确率较低

当前数字图像取证关键技术当前存在取证分辨正确率较低的问题。由于现代网络发达，在视频或图像像素过高时会采取压缩画质或打包压缩再进行发送的方式，因此，当前数字图像取证关键技术在计算区域内出现了一定的模糊性。高斯模糊是PS常用模糊方式，这一方式的出现往往是对其他无关元素或无关人员进行隐私保护的一种有效手段，但在数字图像取证关键技术中，高斯模糊为当前取证可信度证明过程增加了一定的难度。除了高斯模糊处理会带来分辨率的问题，还有噪音影响也会给数字图像取证带来一定的困难，因为无法根据图像得出声源是在录入过程中出现的，还是后期操作添加的。因此，数字图像取证在当代算法中，无法根据图像画质与声源两方面得出有效结论，甚至让许多算法处于无效且干扰的状态。

2.2 数字图像取证篡改验证方式单一

数字图像取证篡改验证方式单一是影响我国数字图像取证可信的主要因素之一，由于许多篡改系统使用途径十分单一，因而相宜的检测系统亦十分僵硬。但与检测方不一致的时，篡改方可以采用多种手段互相干扰，然而检测方无法具有多元化的验证渠道，致使其算法会对同一图像的局部计算出不同结果。更大的影响在于，检测方无法确认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进行反复遮掩。这给数字图像可行度带来极大的困难。

2.3 数字图像取证检验二次传播困难

数字图像取证检验二次传播的图像在理论上来说十分困难，这是由于二次传播的图像往往会经过画质压缩即高斯模糊过程，以及噪声源干扰等问题。由于在现代网络生活中，许多自媒体或美术设计中出于需要会对原片素材进行一定的处理，如修补画质或进行局部模糊，同时二次传播的照片存在一定的失真性与画质丢失等问题，因此现有的数字图像取证无法对二次传播图像的可信度做出有力证明，甚至也无法否定二次传播图像的真实性。现在许多篡改方并不会通过原画质无损传播出去，而是会经过反复压缩后呈现出“旧图化”的模糊形态，这一方式给检测方取证带来了极大的困难。

3 数字图像取证关键技术当前发展的前景

3.1 对区域模糊的检验处理

检验区域模糊处理是处理拼接等篡改方式的一种有效检测手段。许多篡改者会将一种图片移植或覆盖在原画面中，这一篡改方式是当前最为简单且粗陋的篡改手段。因此，根据图片移植或覆盖的区域，进行区域模糊的检测。这一区域的模糊化往往限定于某一人或某一物品，极少部分下会出现覆盖的情况。在图片移植或覆盖在原画面的过程中，一部分成品会出现犬牙等交错的肉眼可变特性，这一突兀的特性往往会被篡改者用模糊进行处理化，由于处理过程是围绕犬牙图像进行，因此其模糊的区域也被限定在这一区域中，因而十分容易被检测出。

3.2 对检测图像非模糊区域的处理

检测图像非模糊区域是利用图像的同态滤波器以数字图像的频率域形态进行呈现的一种检测方式。对于已篡改的数字图像，同态滤波器可以通过调整图像灰度以低频的方式对图像非模糊区域进行处理。在同态滤波器高频显示范围内，图像非模糊区灰度级范围大，照明也会呈现出与模糊区灰度级截然相反的照明不均匀问题。因此在不损失未篡改区域图像细节的前提下，采用同态滤波器低频灰度级与高频照明级的应用，能够对图像模糊部分进行扩大，从而有效提高精度，还原被高斯模糊处理后的数字图像。

3.3 对检测图像边缘的处理

数字形态是数字图像取证关键技术中对对检测图像边缘的处理的主要应用技术之一。其原理是以形态解析的方式对数字图像进行构建与分解，根据数字图像的特点进行提取主要特征元素，从而实现图像检测。在对检测图像边缘的处理中，本数字形态主要是以腐蚀函数的方式对待检测图像的正常边缘进行逐步腐蚀，从而完成图像的篡改区域。腐蚀函数是以剔除数字图像低频为主，从而保留图像的高频边缘，也就是可以显示经过同态滤波增强的边缘，从而完成对检测图像边缘的检测处理。

4 结束语

随着我国数字技术化的飞速发展，各类PS、高斯模糊等数字图像篡改种类新技术层出不穷。数字图像取证的可信度随着图像内容篡改进一步下降，因此本文从关键技术与运行设备两方面出发，论述当前模糊润饰操作的基本要素与数字形态学检验模糊边缘的关键技术，从而基于篡改痕迹中进行数字图像检测，并提取可信图像，从而为我国数字图像取证关键技术当前发展的前景提供一定的参考价值。