數碼照片真實性鑒定中Exif信息應用分析

申川

摘要：在數碼照片的真實性鑒定中，Exif信息有著非常重要的作用，而如何對Exif信息進行有效的挖掘和應用，則直接關系著數碼照片真實性鑒定的結果。本文以當前主流圖片格式JPEG為例，對Exif信息的概念、提取、檢驗等進行了討論，希望能夠為數碼照片真實性鑒定提供一些參考。

關鍵詞：數碼照片；真實性鑒定；Exif信息；應用

中圖分類號：D918 文獻標識碼：B DOI：10.3969/j.issn.1001-0270.2017.03.31

Abstract： In identification of the authenticity of digital photos Exif information has a very import-

ant role， and how to effectively the Exif information discovery and application， are directly related to the results of the digital photos of authenticity identification. Based on the current mainstream JPEG image format， for example， the concept of Exif information， extract， and inspection， etc are discussed， hoping to provide some references for authenticity identification for digital photos.

Key Words： Digital Photos； the Authenticity Identification； Exif Information； Application

在現代信息技術飛速發展的影響下，數碼相機等設備得到了普及，也使得數碼照片作為訴訟證據，得到了越來越多的利用。但是，各種圖像處理軟件的出現，使得數碼照片可以被輕易修改，而且肉眼難以辨別，影響了其作為訴訟證據的有效性。在這種情況下，如何鑒別數碼照片的真實性就成為了一個亟待解決的問題。Exif信息能夠通過圖像文件本身的格式信息，判斷圖像的真實性，是一個非常有效的鑒定方法，也受到了相關技術人員的重視。

1 Exif信息概述

Exif是對Exchangeable Image File Format的縮寫，其含義為可交換圖像文件格式，最初由日本電子工業發展協會提出，將相關信息附加在一些主流的圖像格式中，如JPEG、TIFF、RIFF等。具體來講，Exif信息對數碼相機在拍攝圖像過程中采集到的信息進行了記錄，然后將其放在了圖像文件的頭部位置，換言之，Exif信息是一組被鑲嵌在圖像文件格式內的拍攝參數，包括了相機廠商、相機信號、色彩編碼、曝光時間等一系列非常詳細的信息，甚至包括了全球定位系統信息等。因此，可以將Exif信息看作是圖像本身附帶的一種“身份信息”，能夠用來辨別圖像是否經過了修改[1]。

但是就目前的反饋結果分析，許多鑒定人員在對Exif信息進行提取和分析時，缺乏全面性，甚至僅限于計算機系統以及圖像處理軟件給出的信息，無法利用Exif信息為數碼照片真實性鑒定的結論提供可靠依據。甚至在當前的技術條件下，利用部分軟件工具能夠直接對部分Exif信息進行修改，如果僅僅依靠淺層次的檢驗，并不能發現問題，進而給最終鑒定結果造成誤導。對于這樣的問題，分析Exif信息在數碼照片真實性鑒定中的應用，就顯得尤其重要。

2 Exif信息的提取

想要利用Exif信息來針對數碼照片的真實性進行鑒定，首先必須從圖像文件中提取出相應的Exif信息。就目前而言，可以直接利用一些專業的軟件，如WinHex、UltraEdit等，對JPEG圖像文件進行讀取，然后通過數據解析，得到完整的Exif信息。另外，一些主流的圖像處理軟件，包括Photoshop、iSee、ACDSee等，以及信息讀取軟件，如Exifer、Exif Viewer、Opanda Iexif等，都可以獲取相應的Exif信息，區別僅在于獲取信息量的多少。在這些軟件中，Picasa、Exifer等不僅能夠提取出常規的Exif信息，還能夠對數碼照片文件中的縮略圖、壓縮質量等進行讀取，獲得的信息更加全面，更加豐富[2]。

如果是直接從JPEG圖像文件中讀取，獲得的Exif信息比較完整，但是缺乏直觀性，需要技術人員了解文件數據的基本結構，做好進一步的解析工作。與之相比，直接讀取的方式在圖像編碼信息以及縮略圖信息的提取上具有非常明顯的優勢，而且可以進行針對性的搜索，快速獲取信息。

3 Exif信息的檢驗

在Exif信息中，蘊含由數碼照片的各種參數信息，也因此成為了數碼照片真實性鑒定中一個必不可少的檢驗項目。而Exif信息本身的開放性使得一些軟件能夠對其進行修改，在這種情況下，在完成信息提取后，還需要考慮信息本身可能被篡改的情況，對Exif信息進行檢驗[3]。

3.1 常規檢驗

JPEG作為一種圖像文件的通用格式，被廣泛接受，也使得當前社會上主流的拍照設備拍攝出的照片都是JPEG的類型，在圖像文件中也都蘊含著相應的Exif信息。不過，在進行圖像文件的上傳、格式轉換等操作時，可能會出現Exif信息部分或者全部丟失的問題，或者為了掩飾修改的痕跡，直接將之刪除，因此，如果發現JPEG圖像中的Exif信息存在異常或者無故缺失，則圖像本身的真實性必然存在問題。

現階段，許多圖像處理軟件都會造成Exif信息的改變，以最為常見的PS為例，在對圖像進行處理后，原本存在于Exif信息中的ID信息、元數據日期、修改日期等都會出現變化，從而給數碼照片的真實性鑒定造成影響[4]。

3.2 縮略圖信息

縮略圖可以看作是圖像的概括性副本，同樣存儲在圖像文件中，在一些特定的條件下，能夠直接揭露圖像的篡改痕跡。例如，在Exif信息修改中，比較常用的方法是利用正常圖像的Exif信息實現對于修改圖像Exif信息的全面覆蓋，許多圖像處理軟件都能夠實現這一操作，但是通過這種方法篡改的圖像，縮略圖顯示的是正常圖像的縮略圖，對比之下，很容易就可以發現圖像被篡改的事實。

在部分數碼相機的設計中，為了減少圖片對于存儲空間的占用，會僅僅在Exif內保存一份副本信息，不過也有一些相機拍攝的照片同時保存有兩份甚至三份大小不一的副本，除Exif區域外，還存在于文件末端。結合相機本身的壓縮機制，絕大部分JPEG圖像的縮略圖同樣是JPEG格式，當然也有部分圖像沒有對縮略圖進行壓縮，呈現出TIFF等不同的格式[5]。以JPEG格式的縮略圖為例，其一般會將0xFFD8和0xFFD9作為起點和終點，在DCF規范中，縮略圖的格式必須為JPEG，尺寸限定160×120，其他任何尺寸禁止。同時，在文件系統中，thumbs.db可以存放縮略圖，以方便進行預覽，如果在篡改后，沒有對之前的縮略圖進行更新，那么利用Thumbs DBViewer等專業軟件，就能夠提取到原始圖片的縮略圖信息，明確篡改的痕跡。

3.3 圖像壓縮信息

JPEG圖像本身的質量在很大程度上取決于圖像存儲過程中選擇的品質和壓縮處理方式，而且一旦確定之后就無法隨意更改。如果數碼照片的質量超出了相應相機的處理范圍，則可以判斷其并非原始圖片，而是經過了多次壓縮[6]。同樣以Adobe Photo Shop CS5為例，在進行圖像存儲時，可供選擇的圖像質量有13個等級，如果選擇0-6，采樣方式為YUV411，壓縮率最高為91%，最低為81%，如果選擇7-12，采樣方式為YUV444，壓縮率最高為98%，最低為87%。而在常規的數碼相機中，采樣方式多為YUV411或者YUV422，壓縮率為95%或97%。事實上，JPEG圖像的采樣方式是在編碼時產生的，一旦改變，就會導致圖像無法正常解壓，因此，可以將其看作是分析JPEG圖像的一個參考標準。

3.4 實驗分析

存在于數碼照片中的信息，主要依賴于生成照片本身的相機的特性以及拍攝時的各種參數設置，通過實驗分析，能夠得到照片拍攝相機固有數據的組織規律，明確相機特有的數據信息，從而為Exif信息的對比檢驗提供有效的參照標準。利用Exif信息對數碼照片的真實性進行鑒定，從本質上來講，就是將需要檢驗照片的Exif信息與拍攝該照片的相機的固有規律以及特有數據進行比對，判斷兩組數據信息的一致性。如果發現信息存在不一致的情況，則需要對其性質進行進一步的分析，判斷是否是由于圖像處理引發的[7]。

在科學技術飛速發展、生產力水平不斷提高的背景下，市場上能夠進行數碼照片拍攝的產品越來越多，對于Exif信息而言，在不同類型的產品之間，或者同一類型產品的不同版本之間，并沒有一個絕對統一的標準，甚至即使是同一個相機，當其參數設置不同時，記錄的信息也有所差異。同時，還有部分相機存在著一些缺乏通用解讀方法的自定義字符段，必須進行針對性的分析和解讀。以一副由摩托羅拉手機拍攝的JPEG圖像為例，在其文件終點的0xFFD9之后，還存在有以0xFFE5為標識的數據信息。在這種情況下，不能因為圖像文件沒有以0xFFD9結尾，就判斷其經過篡改，而應該將圖像與手機拍攝的其他圖像信息進行比對，看正常圖像是否同樣存在著這樣的問題。總之，只有在利用源相機，或者與源相機型號相同、批次相同、軟件版本相同的相機進行充分的對比試驗，獲得具有針對性的數據信息后，才能夠對數碼照片的真實性做出可靠判斷[8]。

4 結語

數碼照片可以對拍攝時的場景進行真實反映，可以作為直觀的證據，但是如果無法保證數碼照片的真實性，其證據效力也就無法有效發揮。結合上述分析可知，在運用Exif信息進行數碼照片真實性鑒定時，保證信息提取的充分性是基礎，而合理的實驗分析則是進行Exif信息檢驗的重要手段。對于相關技術人員而言，應該注意對常規Exif信息、縮略圖、圖像質量等信息的深入挖掘，確保Exif信息能夠在數碼照片的真實性鑒定中發揮出應有的作用，滿足司法實踐的需求。

參考文獻：

[1]劉猜.利用Exif信息內容鑒定數碼照片[J].中國司法鑒定，[1]2010（5）：49-51.

[2]盧啟萌，施少培.Exif信息在數碼照片真實性鑒定中的應用[1][J].中國司法鑒定，2012（5）：86-90.

[3]王騰飛.基于立體視覺的三維重建和數字圖像真實性檢測[1][D].吉林大學數學研究所，2010.

[4]石玉浩.利用Exif信息進行圖像真偽性檢驗[J].決策與信[1]息旬刊，2016（3）：221.

[5]李葉舟，孫曉婷，牛少彰，孟憲哲.噪聲特征與Exif信息相關[1]性的圖像篡改鑒定[J].北京郵電大學學報，2014，37（1）：6-10.

[6]黃一青.Exif信息在案件偵查中的應用[J].刑事技術，[1]2011（3）：57-59.

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[8]李泉河，劉偉華，段星，榮建群.對用數碼照片的Exif信息認[1]定數碼相機的探討[J].河南警察學院學報，2009（3）：144.