圖像處理技術在聲像資料鑒定中的應用探析

宋哲

摘要：作為司法鑒定領域的一個熱點研究問題，電子數據聲像資料鑒定工作在我國的司法訴訟中發揮著尤為重要的作用。聲像資料的特點是多樣性和易篡改性。司法機關相關技術人員在進行數字影像證據認定時，主要的鑒定方式是分析數字影像中能夠所顯示的內容是否有被篡改、替換、添加、合成及偽造的情況。為了更有效對涉及電子數據及聲像資料類信息化高科技犯罪行為本身進行有效打擊，維護當事人合法權益，需要對電子數據聲像資料鑒定技術工作進行強化。本文筆者結合圖像處理技術在聲像資料鑒定中的應用進行分析，在此基礎上結合對聲像資料真偽進行鑒定的原理進行闡述和解釋，旨在為相關司法鑒定實踐提供參考和借鑒。

關鍵詞：圖像處理技術;電子數據聲像資料鑒定;應用探析

中圖分類號：TP393 ? ? ?文獻標識碼：A

文章編號：1009-3044（2020）27-0076-02

隨著現代互聯網及科學信息技術的不斷進步與發展，《最高人民法院關于修改〈關于民事訴訟證據的若干規定〉的決定》已于2019年10月14日由最高人民法院審判委員會第1777次會議通過，并自2020年5月1日起施行[1]。在此《決定》中再次明確電子數據聲像資料作為一種新的證據形式，已成為民事訴訟法定證據之一，和人證、物證、當事人陳述、鑒定結果和證人發言與現場筆錄具有同樣重要的作用，且能夠對案發現場進行更加直觀的還原，具有較高可信度[2]。然而，隨著現代科學技術的不斷進步和發展，特別是電子數據在生活中的廣泛應用，手機及計算機等電子物聯網設備的廣泛使用同時也為犯罪分子提供了可乘之機，很多犯罪分子猖狂的偽造篡改電子證據，對此類案件審判的公正性造成了嚴重的危害，所以加強對電子數據聲像資料的鑒定具有十分重要的意義。

1 電子數據聲像資料鑒定的含義及內容

聲像資料鑒定是指利用現代科學技術手段結合專業經驗知識，對錄音帶、錄像帶、磁盤、光盤、存儲卡、圖片等載體上記錄的聲音、圖像信息的真實性、所反映的情況過程及聲音、人體、物體的同一性等問題所進行的科學判斷[3]。電子數據則是基于計算機應用和通信等電子化手段形成的信息數據，聲像資料鑒定則與電子數據息息相關。

電子數據聲像資料鑒定內容包括錄音資料中語音同一認定;錄音、圖片、視頻資料的真實性和原始性鑒定，資料的降噪和信號增強;錄音、圖片、視頻資料的同源性鑒定;圖片、視頻資料中人像同一認定;圖片、視頻比對樣本錄制;視頻資料中時間過程分析、圖片、視頻資料的模糊圖像處理;照相、錄像器材的認定;電子數據搜索、提取;電子數據的恢復;手機機身數據獲取;電子郵件;電子文檔、即時通信真實性（完整性）鑒定;文件一致性鑒定;交通事故形態綜合鑒定;事故當事人交通行為方式鑒定、車速鑒定、碰撞在路面的位置鑒定、多車事故中當事人死亡或狀況監測;車輛安全技術狀況與事故關系鑒定、受傷的過程分析、車與車、車與人是否發生過碰撞;車輛安全技術檢測;車輛安全技術狀況與事故關系鑒定等方面[4-5-6]。

2 圖像偽造篡改常用方法

2.1 復制粘貼

對圖像或視頻資料中的背景區域或其他部分的圖像進行復制，并將原圖像或視頻資料中的對應區域進行覆蓋是復制粘貼偽造篡改圖像的基本原理[7]。在選擇復制粘貼工具時，比較常用的圖像處理工具包括PS中的多邊形工具和套索工具等等。另外，使用橡皮工具將指定像素點作為復制準基點，并以此為基礎對周圍的圖像信息進行復制。人們在日常生活中也常常習慣使用PS來進行圖像編輯，但是由于不同的運用途徑也會產生不同的效果，如果只用作美化圖片情有可原，然而在現實中很多不法分子利用PS技術做出違法犯罪行為，對圖像進行偽造，如美國在2004年就對我國西安水災進行了錯誤的報道，引起了很大的社會轟動，原因是在美國發布的新聞報刊上有一張圖片過于放大了災害的程度[8]。

2.2 重采樣

重采樣就是重新采樣，是通過縮放、旋轉和平移等方式來重新采集圖像[9]。但是重新對圖像進行采集對導致操作后和原圖存在一定的差別，如像素降低、圖像倍數變大、清晰度降低等等，同時，采用旋轉對圖像進行操作會造成線條的扭曲及變形。

2.3 潤飾操作

PS等圖像處理軟件中含有調整色彩和色調的功能，旨在滿足用戶對不同色彩飽和度的需求，便于用戶對色彩進行快速的調整，從而使圖片更加生動形象和真實[10]。一般情況下同幅圖像的亮度、色彩一般不會有明顯的變化。

2.4 模糊操作

模糊操作在篡改圖像中發揮了非常重要的作用。通過模糊操作，如使用漸變濾鏡弱化或強化圖像，以及人臉替換、磨皮等功能將圖像中的缺陷降到最低。

2.5 圖像重壓縮

圖像重壓縮即通過各種方法重新解壓圖片，在人們的生活、辦公、學習中經常遇到JPEG圖片，此時就需要對其進行解壓處理。而當前圖片格式通常是JPG，這種壓縮格式即便能將圖片壓縮得很小，但是會導致文件受損，特別是壓縮比例較高的情況下，甚至會出現損害圖像和圖像數據丟失的情況[11]。

3 圖像處理技術在聲像資料鑒定中的應用

3.1 成像原理的一致性檢測

3.1.1 色彩矩陣檢測

CCD和CMOS是兩種最常見的數碼相機圖像傳感器。數碼相機的成像原理是通過傳感器中的芯片彩色濾鏡對圖像信息進行獲取[12]。在傳感器中，所有位置都會采取固定的顏色強度信息。每一個像素點在傳感器成像的過程中都會自動過濾圖片顏色，最終到達像素位置的只有一種基光色。由于圖像中相鄰像素點之間相關性會由于圖像和插值算法而改變;不同來源的相機采用不同的CFA插值，大部分的數碼相機都使用單傳感器和顏色濾波陣列，并通過CFA插值獲得彩色圖像，這些都可以用來作為判定圖像中是否存在異圖拷貝粘貼的依據。

3.1.2 噪聲源檢測

數碼相機在拍攝過程中會引入噪聲模式，相機型號不同，引入的噪聲模式也存在差異[13]。模式噪聲通過肉眼無法直接觀察到，但在相機成像中噪聲成像是固有模式。圖像來源不同也會出現不同的噪聲分布規律，在同一圖像中，位置不同的同質區域具有相似的噪聲分布規律。通過對圖像區域的噪聲的分析和對比模式噪聲也能夠有效鑒別出圖像是否為偽造。以被檢圖像為例，在進行區域劃分工作時，對圖像區域中殘留噪聲和相機參考模式噪聲的關聯性進行鑒別，如果圖像區域沒有受到模式噪聲的影響，說明該圖像有很大可能是偽造的。這種鑒定方法需要鑒定人對相機成像的模板噪聲先驗知識事先了解，也就是說需要在鑒定之前擁有同型號相機或使用該相機拍攝的相片。通過對圖像中相似顏色區域的噪聲分布情況進行分析判斷可以很容易得出篡改或拼接區域的大致情況

3.1.3 光照條件檢測

根據自然光源的分布規律可以看出不同物體具有不同的陰影，陰影受各種因素的影響會有不同的視覺表現形式。單一光源的情況下，不同物體的光照方向肯定是一致的。通過判斷一幅圖像中不同物體光照方向是否一致，甚至某些細節特別是物體邊緣的模糊程度，這些都可作為判斷圖像是否有復制粘貼方式進行篡改拼接的依據。一般情況下，人工模糊和圖像成像時的自然模糊在模糊類型、模糊核大小上是不同的，自然模糊一般是由于景深不同造成的，在一幅圖像中，同一景深的物體模糊程度和模糊類型應該一致，通過對同景深下的兩個物體邊緣模糊核差異情況進行判斷，也能夠判斷出圖像是否存在篡改的可能性。

3.2 圖像特征一致性檢測

近些年來，我國的科學技術發展水平越來越高，人們在偽造圖片方面也有了更多的經驗和最新的技術成果。偽造的圖像即便能夠和原圖具有較高的相似度，但是假的就是假的，和真實的圖片之間還是存在著一定差別，即便是再高明的偽造技術，也必然存在著細微的漏洞。例如，在判斷一張圖片是否為偽造圖片時，結合這張圖的質感、角度和光照等因素就能夠直接進行判斷;或者可以根據人物的整體姿態是否協調、周邊環境是否與人物相匹配、照片構圖原理是否合理等特征得出圖片是否有篡改。

成像的基本原理包括分辨率、色調以及景物密度等，在不同條件下的照片的參數也會存在不同程度的差異，如光線、氣候環境和時間段的不同，圖片往往呈現出不同的色調、分辨率和景物密度[14]。圖像在經過偽造者的拼接和遮蓋等操作后往往會破壞圖像的整體協調感，使圖片看起來不協調的矛盾，這是因為偽造者通過一系列的操作破壞了上述規律，因此降低了圖片的真實性，使專業人員一眼就能辨別出圖像是經過偽造的。在用PS圖像處理等軟件編輯過程中，經過兩次或多次JPEG壓縮的圖像，在直接觀察中或許差別不大，但重新JPEG編碼后圖像的壓縮因子差異及內部某些信息存在丟失，均會在其頻率域內會留下明顯特征，通過對圖像的頻率域的特征進行分析，可以判定圖像圖像的原始性及真實性，并在一定程度上輔助檢驗得出圖像疑似篡改的大致區域。

3.3 遺留痕跡檢測

在膠片時代人們主要采用較為簡單的取像工具，有助于聲像資料真偽鑒定工作的開展。然而隨著科技的進步和時代的發展，越來越多的智能化數碼產品開始出現和普及，因此也出現了越來越多樣化的圖像存儲及傳播格式，限制了傳統聲像資料真偽鑒定工作的開展。

在合成圖像之后，大部分的圖像邊緣會產生一定的改變，為了改善這種情況，偽造者會采用各種方式來進行處理，如漸變、羽化等，但是采用這些方法會降低圖像邊緣的灰度級[15]。偽造者在獲取圖像時，如果采用的是復制粘貼的方法，技術人員能夠根據圖像中的相似區域，輕而易舉地發現圖像存在偽造痕跡。

4 結束語

在現代司法訴訟案件中，電子數據及聲像資料作為一種有效的證據形式，甚至會直接影響著審判的最終結果，基于以上筆者認為對數字圖像處理技術的應用研究在電子數據聲像資料類司法鑒定中地位尤為重要。在鑒定數字影像真偽時若能充分利用這些圖像處理技術，可在一定程度上使取證手段的可靠性得到增強，同時也能幫助司法鑒定機構鑒定人更好地利用專業知識，精準打擊利用電子數據聲像資料造假進行扭曲事實等違法犯罪行為，同時最大限度保障當事人合法權益，維護法律的公平公正。

參考文獻：

[1] 最高人民法院.《最高人民法院關于民事訴訟證據的若干規定》法釋〔2019〕19號，2019.

[2] 廖翔，趙志強，龐業光，等.聲像檢驗鑒定技術概述[J].警察技術，2006（6）：45-46.

[3] 司法部.《聲像資料鑒定通用規范》SF/Z JD0300001-2010，2010.

[4]王永全，施少培，周琳娜等.聲像資料司法鑒定實務，2013.

[5]周永軍.試論視聽資料的含義及其證明力.110網.

[6] 吳啟.淺談計算機偽造照片的檢驗[J].中國人民公安大學學報（自然科學版），2005，11（4）：73-75.

[7] 臺治強.數字化刑事圖像技術[M].北京：中國人民公安大學出版社，2009.

[8] Popescu A C，FaridH.Exposing digital forgeries in color filter array interpolated images[J].IEEE Transactions on Signal Processing，2005，53（10）：3948-3959.

[9] 李哲，鄭江濱.基于噪聲分布規律的偽造圖像盲檢測算法[J].計算機應用研究，2009，26（3）：1092-1094.

[10] Lukas J，FridrichJ，GoljanM.Detecting digital image forgeries using sensor pattern noise.In：Proc of Conference on Security，Steganography and Watermarking of Multimedia Contents V III，2006.

[11] Johnson M K，FaridH.Exposing digital forgeries by detecting inconsistencies in lighting.In：Proceedings of the 7th Workshop on Multimedia and Security，New York，USA，2005.

[12] Johnson M K，FaridH.Exposing digital forgeries through specular highlighits on the eye.In：Proceeding of the 9th International Workshop on Information Hidding Saint MALO，Prance，2007.

[13] Johnson M K，FaridH.Exposing digital forgeries through chromatic aberration.In：Proceedings of the 8th Workshop on Multimedia and Security，Switzerland，2006.

[14] FridrichJ，SoukalD，LukasJ.Detection of copy-move forgery in digital images.In：Proceedings of Digital Forensic ResearchWorkshop，Cleveland，USA，2003.

[15] PopescuA，FaridH.Exposing digital foreeries in color filter array interpolated images.In：IEEE Transactions on Signal Processing，2005.

【通聯編輯：光文玲】