申川

摘要：在數(shù)碼照片的真實(shí)性鑒定中，Exif信息有著非常重要的作用，而如何對(duì)Exif信息進(jìn)行有效的挖掘和應(yīng)用，則直接關(guān)系著數(shù)碼照片真實(shí)性鑒定的結(jié)果。本文以當(dāng)前主流圖片格式JPEG為例，對(duì)Exif信息的概念、提取、檢驗(yàn)等進(jìn)行了討論，希望能夠?yàn)閿?shù)碼照片真實(shí)性鑒定提供一些參考。

關(guān)鍵詞：數(shù)碼照片；真實(shí)性鑒定；Exif信息；應(yīng)用

中圖分類號(hào)：D918 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)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(xiàn)代信息技術(shù)飛速發(fā)展的影響下，數(shù)碼相機(jī)等設(shè)備得到了普及，也使得數(shù)碼照片作為訴訟證據(jù)，得到了越來(lái)越多的利用。但是，各種圖像處理軟件的出現(xiàn)，使得數(shù)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(jù)的有效性。在這種情況下，如何鑒別數(shù)碼照片的真實(shí)性就成為了一個(gè)亟待解決的問(wèn)題。Exif信息能夠通過(guò)圖像文件本身的格式信息，判斷圖像的真實(shí)性，是一個(gè)非常有效的鑒定方法，也受到了相關(guān)技術(shù)人員的重視。

1 Exif信息概述

Exif是對(duì)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(yè)發(fā)展協(xié)會(huì)提出，將相關(guān)信息附加在一些主流的圖像格式中，如JPEG、TIFF、RIFF等。具體來(lái)講，Exif信息對(duì)數(shù)碼相機(jī)在拍攝圖像過(guò)程中采集到的信息進(jìn)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(nèi)的拍攝參數(shù)，包括了相機(jī)廠商、相機(jī)信號(hào)、色彩編碼、曝光時(shí)間等一系列非常詳細(xì)的信息，甚至包括了全球定位系統(tǒng)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(lái)辨別圖像是否經(jīng)過(guò)了修改[1]。

但是就目前的反饋結(jié)果分析，許多鑒定人員在對(duì)Exif信息進(jìn)行提取和分析時(shí)，缺乏全面性，甚至僅限于計(jì)算機(jī)系統(tǒng)以及圖像處理軟件給出的信息，無(wú)法利用Exif信息為數(shù)碼照片真實(shí)性鑒定的結(jié)論提供可靠依據(jù)。甚至在當(dāng)前的技術(shù)條件下，利用部分軟件工具能夠直接對(duì)部分Exif信息進(jìn)行修改，如果僅僅依靠淺層次的檢驗(yàn)，并不能發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，進(jìn)而給最終鑒定結(jié)果造成誤導(dǎo)。對(duì)于這樣的問(wèn)題，分析Exif信息在數(shù)碼照片真實(shí)性鑒定中的應(yīng)用，就顯得尤其重要。

2 Exif信息的提取

想要利用Exif信息來(lái)針對(duì)數(shù)碼照片的真實(shí)性進(jìn)行鑒定，首先必須從圖像文件中提取出相應(yīng)的Exif信息。就目前而言，可以直接利用一些專業(yè)的軟件，如WinHex、UltraEdit等，對(duì)JPEG圖像文件進(jìn)行讀取，然后通過(guò)數(shù)據(jù)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(yīng)的Exif信息，區(qū)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(guī)的Exif信息，還能夠?qū)?shù)碼照片文件中的縮略圖、壓縮質(zhì)量等進(jìn)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(shù)人員了解文件數(shù)據(jù)的基本結(jié)構(gòu)，做好進(jìn)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(yōu)勢(shì)，而且可以進(jìn)行針對(duì)性的搜索，快速獲取信息。

3 Exif信息的檢驗(yàn)

在Exif信息中，蘊(yùn)含由數(shù)碼照片的各種參數(shù)信息，也因此成為了數(shù)碼照片真實(shí)性鑒定中一個(gè)必不可少的檢驗(yàn)項(xiàng)目。而Exif信息本身的開(kāi)放性使得一些軟件能夠?qū)ζ溥M(jìn)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(duì)Exif信息進(jìn)行檢驗(yàn)[3]。

3.1 常規(guī)檢驗(yàn)

JPEG作為一種圖像文件的通用格式，被廣泛接受，也使得當(dāng)前社會(huì)上主流的拍照設(shè)備拍攝出的照片都是JPEG的類型，在圖像文件中也都蘊(yùn)含著相應(yīng)的Exif信息。不過(guò)，在進(jìn)行圖像文件的上傳、格式轉(zhuǎn)換等操作時(shí)，可能會(huì)出現(xiàn)Exif信息部分或者全部丟失的問(wèn)題，或者為了掩飾修改的痕跡，直接將之刪除，因此，如果發(fā)現(xiàn)JPEG圖像中的Exif信息存在異常或者無(wú)故缺失，則圖像本身的真實(shí)性必然存在問(wèn)題。

現(xiàn)階段，許多圖像處理軟件都會(huì)造成Exif信息的改變，以最為常見(jiàn)的PS為例，在對(duì)圖像進(jìn)行處理后，原本存在于Exif信息中的ID信息、元數(shù)據(jù)日期、修改日期等都會(huì)出現(xiàn)變化，從而給數(shù)碼照片的真實(shí)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(chǔ)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(shí)現(xiàn)對(duì)于修改圖像Exif信息的全面覆蓋，許多圖像處理軟件都能夠?qū)崿F(xiàn)這一操作，但是通過(guò)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(duì)比之下，很容易就可以發(fā)現(xiàn)圖像被篡改的事實(shí)。

在部分?jǐn)?shù)碼相機(jī)的設(shè)計(jì)中，為了減少圖片對(duì)于存儲(chǔ)空間的占用，會(huì)僅僅在Exif內(nèi)保存一份副本信息，不過(guò)也有一些相機(jī)拍攝的照片同時(shí)保存有兩份甚至三份大小不一的副本，除Exif區(qū)域外，還存在于文件末端。結(jié)合相機(jī)本身的壓縮機(jī)制，絕大部分JPEG圖像的縮略圖同樣是JPEG格式，當(dāng)然也有部分圖像沒(méi)有對(duì)縮略圖進(jìn)行壓縮，呈現(xiàn)出TIFF等不同的格式[5]。以JPEG格式的縮略圖為例，其一般會(huì)將0xFFD8和0xFFD9作為起點(diǎn)和終點(diǎn)，在DCF規(guī)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(shí)，在文件系統(tǒng)中，thumbs.db可以存放縮略圖，以方便進(jìn)行預(yù)覽，如果在篡改后，沒(méi)有對(duì)之前的縮略圖進(jìn)行更新，那么利用Thumbs DBViewer等專業(yè)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(zhì)量在很大程度上取決于圖像存儲(chǔ)過(guò)程中選擇的品質(zhì)和壓縮處理方式，而且一旦確定之后就無(wú)法隨意更改。如果數(shù)碼照片的質(zhì)量超出了相應(yīng)相機(jī)的處理范圍，則可以判斷其并非原始圖片，而是經(jīng)過(guò)了多次壓縮[6]。同樣以Adobe Photo Shop CS5為例，在進(jìn)行圖像存儲(chǔ)時(shí)，可供選擇的圖像質(zhì)量有13個(gè)等級(jí)，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(guī)的數(shù)碼相機(jī)中，采樣方式多為YUV411或者YUV422，壓縮率為95%或97%。事實(shí)上，JPEG圖像的采樣方式是在編碼時(shí)產(chǎn)生的，一旦改變，就會(huì)導(dǎo)致圖像無(wú)法正常解壓，因此，可以將其看作是分析JPEG圖像的一個(gè)參考標(biāo)準(zhǔn)。

3.4 實(shí)驗(yàn)分析

存在于數(shù)碼照片中的信息，主要依賴于生成照片本身的相機(jī)的特性以及拍攝時(shí)的各種參數(shù)設(shè)置，通過(guò)實(shí)驗(yàn)分析，能夠得到照片拍攝相機(jī)固有數(shù)據(jù)的組織規(guī)律，明確相機(jī)特有的數(shù)據(jù)信息，從而為Exif信息的對(duì)比檢驗(yàn)提供有效的參照標(biāo)準(zhǔn)。利用Exif信息對(duì)數(shù)碼照片的真實(shí)性進(jìn)行鑒定，從本質(zhì)上來(lái)講，就是將需要檢驗(yàn)照片的Exif信息與拍攝該照片的相機(jī)的固有規(guī)律以及特有數(shù)據(jù)進(jìn)行比對(duì)，判斷兩組數(shù)據(jù)信息的一致性。如果發(fā)現(xiàn)信息存在不一致的情況，則需要對(duì)其性質(zhì)進(jìn)行進(jìn)一步的分析，判斷是否是由于圖像處理引發(fā)的[7]。

在科學(xué)技術(shù)飛速發(fā)展、生產(chǎn)力水平不斷提高的背景下，市場(chǎng)上能夠進(jìn)行數(shù)碼照片拍攝的產(chǎn)品越來(lái)越多，對(duì)于Exif信息而言，在不同類型的產(chǎn)品之間，或者同一類型產(chǎn)品的不同版本之間，并沒(méi)有一個(gè)絕對(duì)統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，甚至即使是同一個(gè)相機(jī)，當(dāng)其參數(shù)設(shè)置不同時(shí)，記錄的信息也有所差異。同時(shí)，還有部分相機(jī)存在著一些缺乏通用解讀方法的自定義字符段，必須進(jìn)行針對(duì)性的分析和解讀。以一副由摩托羅拉手機(jī)拍攝的JPEG圖像為例，在其文件終點(diǎn)的0xFFD9之后，還存在有以0xFFE5為標(biāo)識(shí)的數(shù)據(jù)信息。在這種情況下，不能因?yàn)閳D像文件沒(méi)有以0xFFD9結(jié)尾，就判斷其經(jīng)過(guò)篡改，而應(yīng)該將圖像與手機(jī)拍攝的其他圖像信息進(jìn)行比對(duì)，看正常圖像是否同樣存在著這樣的問(wèn)題。總之，只有在利用源相機(jī)，或者與源相機(jī)型號(hào)相同、批次相同、軟件版本相同的相機(jī)進(jìn)行充分的對(duì)比試驗(yàn)，獲得具有針對(duì)性的數(shù)據(jù)信息后，才能夠?qū)?shù)碼照片的真實(shí)性做出可靠判斷[8]。

4 結(jié)語(yǔ)

數(shù)碼照片可以對(duì)拍攝時(shí)的場(chǎng)景進(jìn)行真實(shí)反映，可以作為直觀的證據(jù)，但是如果無(wú)法保證數(shù)碼照片的真實(shí)性，其證據(jù)效力也就無(wú)法有效發(fā)揮。結(jié)合上述分析可知，在運(yùn)用Exif信息進(jìn)行數(shù)碼照片真實(shí)性鑒定時(shí)，保證信息提取的充分性是基礎(chǔ)，而合理的實(shí)驗(yàn)分析則是進(jìn)行Exif信息檢驗(yàn)的重要手段。對(duì)于相關(guān)技術(shù)人員而言，應(yīng)該注意對(duì)常規(guī)Exif信息、縮略圖、圖像質(zhì)量等信息的深入挖掘，確保Exif信息能夠在數(shù)碼照片的真實(shí)性鑒定中發(fā)揮出應(yīng)有的作用，滿足司法實(shí)踐的需求。

參考文獻(xiàn)：

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

[2]盧啟萌，施少培.Exif信息在數(shù)碼照片真實(shí)性鑒定中的應(yīng)用[1][J].中國(guó)司法鑒定，2012（5）：86-90.

[3]王騰飛.基于立體視覺(jué)的三維重建和數(shù)字圖像真實(shí)性檢測(cè)[1][D].吉林大學(xué)數(shù)學(xué)研究所，2010.

[4]石玉浩.利用Exif信息進(jìn)行圖像真?zhèn)涡詸z驗(yàn)[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(guān)[1]性的圖像篡改鑒定[J].北京郵電大學(xué)學(xué)報(bào)，2014，37（1）：6-10.

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

[7]徐宏濤，張偉，竇慧.鑒別照片是否被修改的技術(shù)方法[J].[1]硅谷，2014（3）：106.

[8]李泉河，劉偉華，段星，榮建群.對(duì)用數(shù)碼照片的Exif信息認(rèn)[1]定數(shù)碼相機(jī)的探討[J].河南警察學(xué)院學(xué)報(bào)，2009（3）：144.