數(shù)碼照片的技術(shù)處理

數(shù)碼照片的技術(shù)處理

改變照片通常發(fā)生在藝術(shù)媒體上。這是不想讓你設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)處理軟件的人。該技術(shù)可篡改事物特性,可用來處理加工照片。偽造的照片可能讓無辜者蒙冤,有罪者逍遙法外。在保險(xiǎn)索賠時(shí),合成照片若被當(dāng)成證據(jù),就會(huì)使保險(xiǎn)公司蒙受損失。此外,圖像的真實(shí)性對(duì)于新聞出版業(yè)也是個(gè)嚴(yán)峻的問題。如何甄別照片的真?zhèn)?防止這種“電子騙術(shù)”是司法部門、新聞出版、國(guó)家安全、檔案管理及防偽商標(biāo)等領(lǐng)域急切要解決的難題。一、照片照片的合成利用圖像處理軟件可以通過如下幾種技術(shù)來偽造照片。拼接技術(shù):將不同的2張或多張照片合理地拼接成1張照片,但是不同的照片的分辨率有可能不同;替換技術(shù):將圖像中某一區(qū)域用其他照片中的某一區(qū)域代替,常見的有背景替換及換頭術(shù)等;刪減技術(shù):將圖像中的一些物體刪除,并用原圖像中的相應(yīng)背景來代替;增添技術(shù):將圖像中增加一些文字及其他一些物體;常見的有在背景中增加1個(gè)人物;改變尺寸:1張圖片的一部分經(jīng)過放大、縮小或旋轉(zhuǎn)處理;打印后重新掃描:1張照片用數(shù)碼技術(shù)進(jìn)行掃描,修改后重新打印;兩次壓縮:在數(shù)碼相機(jī)中將1張圖片直接以一定壓縮率保存下來,對(duì)其進(jìn)行修改后再以和先前略微不同的壓縮率保存;人工制圖:1張圖片完全用計(jì)算機(jī)圖像生成軟件制造出來;隱藏信息:用肉眼看不出來的方法在1張數(shù)碼照片中隱藏1條信息。偽造者在偽造照片時(shí),往往視情況將上面的1種或多種技術(shù)融合使用,取長(zhǎng)補(bǔ)短從而達(dá)到最完美的偽造效果。數(shù)碼相機(jī)拍攝出的照片品質(zhì)越高,會(huì)給照片偽造增加難度。一些品質(zhì)不佳的照片,由于附帶無意義的數(shù)據(jù),容易偽造,偽造的數(shù)據(jù)與無意義數(shù)據(jù)的混淆增加了鑒定的難度。二、系統(tǒng)圖像的精細(xì)度偽造照片的最終目的是盡量使修改后的照片逼真,完整無缺,避免他人辨認(rèn)出來。偽造要比識(shí)別容易,偽造技術(shù)有高有低,有些通過低水平的偽造技術(shù)制成的照片,可以通過肉眼直接鑒別出其真假。而有些通過高水平的偽造技術(shù)制成的照片,只有通過一定的技術(shù)處理,使那些自以為技藝高超的偽造照片漏出破綻。如果圖像沒有經(jīng)過編輯和修改,則整幅圖像的精細(xì)度是統(tǒng)一的。而被篡改過的照片,每次修改并保存后,其圖像質(zhì)量較原始圖像就會(huì)產(chǎn)生一定的下降,從而造成一幅圖像中不同區(qū)域的圖像精細(xì)度出現(xiàn)差別。這種差別無法用肉眼識(shí)別,但可以通過計(jì)算機(jī)計(jì)算來識(shí)別。譬如,完整或者局部的圖像經(jīng)過改變和旋轉(zhuǎn),空白的部分計(jì)算機(jī)總會(huì)補(bǔ)足象素,這時(shí)總會(huì)留下特定的模式,因此可通過計(jì)算來進(jìn)行檢測(cè)。而經(jīng)過壓縮的圖像則破壞了原有的統(tǒng)計(jì)模式,這些處理都會(huì)留下計(jì)算機(jī)可以捕捉到的痕跡。英國(guó)學(xué)者哈尼·法里德說過,大多數(shù)自然圖像都有8種不同的統(tǒng)計(jì)學(xué)特性,這些特性偽造者很難模仿。所有自然圖像在小波轉(zhuǎn)換方面都有可辨認(rèn)的模式,并且所有自然圖像的邊緣(鄰近像素之間亮度的突然變化)的頻率和數(shù)量都類似,這就增加了偽造照片的可識(shí)別特性。三、偽造數(shù)碼照片識(shí)別技術(shù)(一)照片的審美判斷1.從物理學(xué)和幾何學(xué)角度看,照片中的物體總是近大遠(yuǎn)小,如果照片中的物體不符合這一規(guī)律,那肯定是偽造的。由于照片上不同部分的光源應(yīng)是一致的,因而可以通過照片中人物眼中光線反射的方法,來確定拍照時(shí)照相機(jī)所在位置,如果分析照相機(jī)所在位置與實(shí)際成像結(jié)果差之千里,照片肯定是假的。此外照片中的陰影分布是否合理也可作為照片真假的判斷標(biāo)準(zhǔn)。2.從審美的角度看,畫面是否清晰,色調(diào)是否連續(xù)。照片經(jīng)過修改后,其清晰度可能降低,色調(diào)可能變得不連續(xù)。真實(shí)照片的色調(diào)和諧、過渡自然,而偽造照片在拼合處由于要修飾接口,經(jīng)常采用復(fù)制顏色的方法,因此往往會(huì)出現(xiàn)色調(diào)不連續(xù)和過渡生硬的情況。3.從視覺的角度看,整體風(fēng)格是否統(tǒng)一,人物的眼神,物體位置、擺設(shè)是否符合邏輯。比如2007年10月12日,陜西省林業(yè)廳公布周正龍拍攝到的野生華南虎照片后,關(guān)于照片真假的辯論就沸沸揚(yáng)揚(yáng),以至鬧到國(guó)外媒體關(guān)注、鬧到要打官司的地步。提出質(zhì)疑的人主要從照片表面通過肉眼看出了矛盾:整個(gè)照片沒有確定的焦點(diǎn),看上去都是模糊的;植物的色彩比較正常,老虎則偏藍(lán),顯然是白平衡的問題;前景的樹葉大,老虎與前景樹葉相距并不遠(yuǎn),但體型明顯偏小;老虎的肚子下方明顯處于亮部,而近處的樹葉卻并無閃光燈的閃光效果。再者,如果這樣的距離閃光,理應(yīng)出現(xiàn)樹葉的投影在老虎身上;樹葉通常不會(huì)出現(xiàn)半透明的狀態(tài),然而此幅照片中卻有半透明的樹葉,將虎尾若隱若現(xiàn)出來。由于各界人士紛紛依據(jù)照片表面提出可疑之處,但只是分析說明,沒有具體的證據(jù)證明真?zhèn)巍Ｈ绻媸且环鶄卧斓恼掌?可以使用計(jì)算機(jī)計(jì)算檢測(cè)到修改的地方。(二)偽造照片的識(shí)別計(jì)算機(jī)技術(shù)能識(shí)別出照片中細(xì)小差別,計(jì)算機(jī)識(shí)別圖像真?zhèn)未嬖趦蓚€(gè)關(guān)鍵技術(shù):圖像特征提取和分類器的設(shè)計(jì)。對(duì)于合成照片或者計(jì)算機(jī)生成圖像的鑒定,主要還取決于圖像的紋理特征,邊緣特征和空間特征。其中分類器可采用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò),支持向量機(jī)等。要想編制出一套算法可以準(zhǔn)確高效地識(shí)別所有偽造照片,還有待進(jìn)一步的研究,需要不斷地檢測(cè)、實(shí)驗(yàn)來獲得。針對(duì)圖像中小區(qū)域替換,增添技術(shù)、刪減技術(shù)和拼接技術(shù)等得到的偽造照片,可以通過將圖像分成許多小區(qū)域,再根據(jù)顏色特征和紋理特征等數(shù)值分類,再運(yùn)行區(qū)域增長(zhǎng),計(jì)算大的區(qū)域是否特征奇異,最終確定是否是偽造圖像。對(duì)于人工制作的圖像,可以提取最遠(yuǎn)距離矩陣,高飽和度顏色的頻率和灰度共生矩陣等特征,然后設(shè)計(jì)分類器來完成圖像真?zhèn)蔚淖R(shí)別。用計(jì)算機(jī)識(shí)別偽造照片的基本步驟如下:1.將圖像分成若干小塊,分別提取各個(gè)子圖像特征:如提取紋理特征向量、能量、熵、最大概率以及對(duì)比度等?；蛘邔⒄鶊D像提取邊緣,提取邊緣附近圖像特征;2.分類:運(yùn)行區(qū)域增長(zhǎng),獲取更大區(qū)域圖像;3.檢測(cè)出奇異的圖像特征:如果不同子圖像的特征不匹配,對(duì)各個(gè)子圖像特征進(jìn)行分類檢測(cè),得出奇異的圖像特征;4.分析識(shí)別是否是圖像基本特征:分析第2步獲取的奇異特征,是否是圖像中某一物體固有特征;5.鑒定是否是偽造圖像:由第3步可以判斷是否是偽造圖像。對(duì)偽造照片,用計(jì)算機(jī)識(shí)別技術(shù)的重點(diǎn)在于提取特征,提取特征的好壞直接影響到識(shí)別的正確率。因此,研究識(shí)別計(jì)算法,要側(cè)重于研究圖像的特征,以便分辨出圖像的真假。四、偽造照片逃避法律制裁偽造數(shù)碼照