图像处理技术在声像资料鉴定中的应用探析

宋哲

摘要：作为司法鉴定领域的一个热点研究问题，电子数据声像资料鉴定工作在我国的司法诉讼中发挥着尤为重要的作用。声像资料的特点是多样性和易篡改性。司法机关相关技术人员在进行数字影像证据认定时，主要的鉴定方式是分析数字影像中能够所显示的内容是否有被篡改、替换、添加、合成及伪造的情况。为了更有效对涉及电子数据及声像资料类信息化高科技犯罪行为本身进行有效打击，维护当事人合法权益，需要对电子数据声像资料鉴定技术工作进行强化。本文笔者结合图像处理技术在声像资料鉴定中的应用进行分析，在此基础上结合对声像资料真伪进行鉴定的原理进行阐述和解释，旨在为相关司法鉴定实践提供参考和借鉴。

关键词：图像处理技术;电子数据声像资料鉴定;应用探析

中图分类号：TP393      文献标识码：A

文章编号：1009-3044（2020）27-0076-02

随着现代互联网及科学信息技术的不断进步与发展，《最高人民法院关于修改〈关于民事诉讼证据的若干规定〉的决定》已于2019年10月14日由最高人民法院审判委员会第1777次会议通过，并自2020年5月1日起施行[1]。在此《决定》中再次明确电子数据声像资料作为一种新的证据形式，已成为民事诉讼法定证据之一，和人证、物证、当事人陈述、鉴定结果和证人发言与现场笔录具有同样重要的作用，且能够对案发现场进行更加直观的还原，具有较高可信度[2]。然而，随着现代科学技术的不断进步和发展，特别是电子数据在生活中的广泛应用，手机及计算机等电子物联网设备的广泛使用同时也为犯罪分子提供了可乘之机，很多犯罪分子猖狂的伪造篡改电子证据，對此类案件审判的公正性造成了严重的危害，所以加强对电子数据声像资料的鉴定具有十分重要的意义。

1 电子数据声像资料鉴定的含义及内容

声像资料鉴定是指利用现代科学技术手段结合专业经验知识，对录音带、录像带、磁盘、光盘、存储卡、图片等载体上记录的声音、图像信息的真实性、所反映的情况过程及声音、人体、物体的同一性等问题所进行的科学判断[3]。电子数据则是基于计算机应用和通信等电子化手段形成的信息数据，声像资料鉴定则与电子数据息息相关。

电子数据声像资料鉴定内容包括录音资料中语音同一认定;录音、图片、视频资料的真实性和原始性鉴定，资料的降噪和信号增强;录音、图片、视频资料的同源性鉴定;图片、视频资料中人像同一认定;图片、视频比对样本录制;视频资料中时间过程分析、图片、视频资料的模糊图像处理;照相、录像器材的认定;电子数据搜索、提取;电子数据的恢复;手机机身数据获取;电子邮件;电子文档、即时通信真实性（完整性）鉴定;文件一致性鉴定;交通事故形态综合鉴定;事故当事人交通行为方式鉴定、车速鉴定、碰撞在路面的位置鉴定、多车事故中当事人死亡或状况监测;车辆安全技术状况与事故关系鉴定、受伤的过程分析、车与车、车与人是否发生过碰撞;车辆安全技术检测;车辆安全技术状况与事故关系鉴定等方面[4-5-6]。

2 图像伪造篡改常用方法

2.1 复制粘贴

对图像或视频资料中的背景区域或其他部分的图像进行复制，并将原图像或视频资料中的对应区域进行覆盖是复制粘贴伪造篡改图像的基本原理[7]。在选择复制粘贴工具时，比较常用的图像处理工具包括PS中的多边形工具和套索工具等等。另外，使用橡皮工具将指定像素点作为复制准基点，并以此为基础对周围的图像信息进行复制。人们在日常生活中也常常习惯使用PS来进行图像编辑，但是由于不同的运用途径也会产生不同的效果，如果只用作美化图片情有可原，然而在现实中很多不法分子利用PS技术做出违法犯罪行为，对图像进行伪造，如美国在2004年就对我国西安水灾进行了错误的报道，引起了很大的社会轰动，原因是在美国发布的新闻报刊上有一张图片过于放大了灾害的程度[8]。

2.2 重采样

重采样就是重新采样，是通过缩放、旋转和平移等方式来重新采集图像[9]。但是重新对图像进行采集对导致操作后和原图存在一定的差别，如像素降低、图像倍数变大、清晰度降低等等，同时，采用旋转对图像进行操作会造成线条的扭曲及变形。

2.3 润饰操作

PS等图像处理软件中含有调整色彩和色调的功能，旨在满足用户对不同色彩饱和度的需求，便于用户对色彩进行快速的调整，从而使图片更加生动形象和真实[10]。一般情况下同幅图像的亮度、色彩一般不会有明显的变化。

2.4 模糊操作

模糊操作在篡改图像中发挥了非常重要的作用。通过模糊操作，如使用渐变滤镜弱化或强化图像，以及人脸替换、磨皮等功能将图像中的缺陷降到最低。

2.5 图像重压缩

图像重压缩即通过各种方法重新解压图片，在人们的生活、办公、学习中经常遇到JPEG图片，此时就需要对其进行解压处理。而当前图片格式通常是JPG，这种压缩格式即便能将图片压缩得很小，但是会导致文件受损，特别是压缩比例较高的情况下，甚至会出现损害图像和图像数据丢失的情况[11]。

3 图像处理技术在声像资料鉴定中的应用

3.1 成像原理的一致性检测

3.1.1 色彩矩阵检测

CCD和CMOS是两种最常见的数码相机图像传感器。数码相机的成像原理是通过传感器中的芯片彩色滤镜对图像信息进行获取[12]。在传感器中，所有位置都会采取固定的颜色强度信息。每一个像素点在传感器成像的过程中都会自动过滤图片颜色，最终到达像素位置的只有一种基光色。由于图像中相邻像素点之间相关性会由于图像和插值算法而改变;不同来源的相机采用不同的CFA插值，大部分的数码相机都使用单传感器和颜色滤波阵列，并通过CFA插值获得彩色图像，这些都可以用来作为判定图像中是否存在异图拷贝粘贴的依据。

3.1.2 噪声源检测

数码相机在拍摄过程中会引入噪声模式，相机型号不同，引入的噪声模式也存在差异[13]。模式噪声通过肉眼无法直接观察到，但在相机成像中噪声成像是固有模式。图像来源不同也会出现不同的噪声分布规律，在同一图像中，位置不同的同质区域具有相似的噪声分布规律。通过对图像区域的噪声的分析和对比模式噪声也能够有效鉴别出图像是否为伪造。以被检图像为例，在进行区域划分工作时，对图像区域中残留噪声和相机参考模式噪声的关联性进行鉴别，如果图像区域没有受到模式噪声的影响，说明该图像有很大可能是伪造的。这种鉴定方法需要鉴定人对相机成像的模板噪声先验知识事先了解，也就是说需要在鉴定之前拥有同型号相机或使用该相机拍摄的相片。通过对图像中相似颜色区域的噪声分布情况进行分析判断可以很容易得出篡改或拼接区域的大致情况

3.1.3 光照条件检测

根据自然光源的分布规律可以看出不同物体具有不同的阴影，阴影受各种因素的影响会有不同的视觉表现形式。单一光源的情况下，不同物体的光照方向肯定是一致的。通过判断一幅图像中不同物体光照方向是否一致，甚至某些细节特别是物体边缘的模糊程度，这些都可作为判断图像是否有复制粘贴方式进行篡改拼接的依据。一般情况下，人工模糊和图像成像时的自然模糊在模糊类型、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，在一幅图像中，同一景深的物体模糊程度和模糊类型应该一致，通过对同景深下的两个物体边缘模糊核差异情况进行判断，也能够判断出图像是否存在篡改的可能性。

3.2 图像特征一致性检测

近些年来，我国的科学技术发展水平越来越高，人们在伪造图片方面也有了更多的经验和最新的技术成果。伪造的图像即便能够和原图具有较高的相似度，但是假的就是假的，和真实的图片之间还是存在着一定差别，即便是再高明的伪造技术，也必然存在着细微的漏洞。例如，在判断一张图片是否为伪造图片时，结合这张图的质感、角度和光照等因素就能够直接进行判断;或者可以根据人物的整体姿态是否协调、周边环境是否与人物相匹配、照片构图原理是否合理等特征得出图片是否有篡改。

成像的基本原理包括分辨率、色调以及景物密度等，在不同条件下的照片的参数也会存在不同程度的差异，如光线、气候环境和时间段的不同，图片往往呈现出不同的色调、分辨率和景物密度[14]。图像在经过伪造者的拼接和遮盖等操作后往往会破坏图像的整体协调感，使图片看起来不协调的矛盾，这是因为伪造者通过一系列的操作破坏了上述规律，因此降低了图片的真实性，使专业人员一眼就能辨别出图像是经过伪造的。在用PS图像处理等软件编辑过程中，经过两次或多次JPEG压缩的图像，在直接观察中或许差别不大，但重新JPEG编码后图像的压缩因子差异及内部某些信息存在丢失，均会在其频率域内会留下明显特征，通过对图像的频率域的特征进行分析，可以判定图像图像的原始性及真实性，并在一定程度上辅助检验得出图像疑似篡改的大致区域。

3.3 遗留痕迹检测

在胶片时代人们主要采用较为简单的取像工具，有助于声像资料真伪鉴定工作的开展。然而随着科技的进步和时代的发展，越来越多的智能化数码产品开始出现和普及，因此也出现了越来越多样化的图像存储及传播格式，限制了传统声像资料真伪鉴定工作的开展。

在合成图像之后，大部分的图像边缘会产生一定的改变，为了改善这种情况，伪造者会采用各种方式来进行处理，如渐变、羽化等，但是采用这些方法会降低图像边缘的灰度级[15]。伪造者在获取图像时，如果采用的是复制粘贴的方法，技术人员能够根据图像中的相似区域，轻而易举地发现图像存在伪造痕迹。

4 结束语

在现代司法诉讼案件中，电子数据及声像资料作为一种有效的证据形式，甚至会直接影响着审判的最终结果，基于以上笔者认为对数字图像处理技术的应用研究在电子数据声像资料类司法鉴定中地位尤为重要。在鉴定数字影像真伪时若能充分利用这些图像处理技术，可在一定程度上使取证手段的可靠性得到增强，同时也能帮助司法鉴定机构鉴定人更好地利用专业知识，精准打击利用电子数据声像资料造假进行扭曲事实等违法犯罪行为，同时最大限度保障当事人合法权益，维护法律的公平公正。

参考文献：

[1] 最高人民法院.《最高人民法院关于民事诉讼证据的若干规定》法释〔2019〕19号，2019.

[2] 廖翔，赵志强，庞业光，等.声像检验鉴定技术概述[J].警察技术，2006（6）：45-46.

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[7] 台治强.数字化刑事图像技术[M].北京：中国人民公安大学出版社，2009.

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[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.

【通联编辑：光文玲】