Identyfikowanie autora zdjęć, wykrywanie retuszu: czy tak się da?

Ogromna popularność fotografii cyfrowej sprawia, że zdjęcia odgrywają w naszym życiu znacznie większą, a raczej inną niż kiedyś, rolę. Zdjęcie może świadczyć o czyimś postępowaniu, może być przedmiotem przestępstwa (kradzieży, i to w dosłownym rozumieniu tego słowa jak i jako element obrazy moralności). Przetworzone w programach graficznych fotografie fałszują rzeczywisty obraz świata (pomijamy tu kwestię fotografii jako sztuki). Z tych właśnie względów instytucje śledcze pracują nad technikami, które pozwolą na powiązanie zdjęć z ich autorami, a także precyzyjną ocenę, czy fotografia została przetworzona. Niektóre z narzędzi stają się powszechnie dostepne. Czy jednak spełniają swoje zadanie, czy tylko dają nam iluzję, że jesteśmy w stanie coś wykryć?

Zacznijmy od prostszego zadania, czyli wykrywaniu czy fotografia została przetworzona w programie graficznym. W sieci zadebiutowała witryna www.izitru.com - owoc prac Fourandsix Technologies, o których pisaliśmy dwa lata temu. Opis narzędzia brzmi bardzo wyniośle i spodziewaliśmy się przynajmniej przeciętnej jego inteligencji. Niestety nasze próby pokazały, że na zapowiedziach kończy się cały szał. Gdy zdjęcie pochodzi prosto z aparatu faktycznie jest oceniane jako prawdziwe, ale nie zawsze ocena zakłada 100% pewność. Na przykład tak jak w przypadku oryginalnych zdjęć z Samsunga Galaxy Note 3.

Jakiekolwiek przetworzenie zdjęcia, nawet otwarcie i ponowne zapisanie, skutkuje oceną "to zdjęcie przetworzono". Podobnie dzieje sie gdy usuniemy EXIF. A przecież zgodnie z dokumentacją, witryna izittru.com analizując zdjęcia poszukuje charakterystycznych śladów, które pozostawia retusz i ponowna kompresja na zdjęciach. Tylko po co aż tyle działań, skoro już sama modyfikacja EXIF, a co gorsza jego usunięcie, sprawia, że narzędzie izitru staje się bezradne. Być może to dopiero wstępna wersja aplikacji, ale w takim razie co działo się przez dwa lata odkąd wspomnieliśmy o Fourandsix Technologies.

Przyjrzyjmy się teraz problemowi identyfikacji autora zdjęć, znacznie trudniejszemu niż wykrycie retuszu. Ponownie wracamy do metadanych, które mówią bardzo wiele nie tylko o technice wykonania zdjęcia, ale i sprzęcie. A to może pomóc namierzyć autora zdjęć. Jednak metadane to luksus, który nie zawsze jest nam dany, a jak widać ich brak stanowi dla niektórych aplikacji przeszkodę nie do przebycia. Sieci społecznościowe często usuwają metadane podczas wgrywania zdjęć. Jakie? Wystarczy powiedzieć, że czyni tak Facebook.

Teoretycznie śledczy są na straconej pozycji, ale włosko-szwedzka grupa techników od analizy obrazu postanowiła opracować algorytm, który powiąże wybrane zdjęcie (przedmiot dochodzenia) z kontem użytkownika, na przykład na Facebooku.

Zespół badawczy odrzucił wszelkie techniki, począwszy od metadanych a skończywszy na artefaktach przetwarzania obrazu w aparacie, które bazują na śladach niestabilnych w czasie. Wykorzystano charakterystyczny wzorzec w jaki widać na obrazie z sensora aparatu po odszumieniu. Ma on charakter przypominający szum, stąd nazwa Sensor Pattern Noise, i pozostaje niezmieniony (w dużym stopniu) przez cały okres działania aparatu. Ta własność matryc cyfrowych już od dawna uznawana jest odpowiednik cyfrowego odcisku palca dla aparatu.

Założenie jest proste. Gdy mamy zdjęcie z którego można wywnioskować jaki wzorzec szumu zawiera, można przeszukać bazę zdjęć Facebooka lub innego serwisu i spróbować powiązać próbkę dla każdego z analizowanych zdjęć ze wzorcem. Jeśli zdjęcia na danym profilu mają podobny charakter szumu, to mamy autora.

Wykonanie jednak nie jest już takie proste. Trzeba było stawić czoła takim przeszkodom jak zmiany rozmiary obrazu, zamieszczenie tylko fragmentu zdjęcia, wielokrotna rekompresja, przetwarzanie w edytorze graficznym czy w końcu różne czułości. Ostatecznie udało się uzyskać 56% dokładność identyfikacji w przypadku zdjęć, które zostały silnie przetworzone w stosunku do oryginału. Im mniej fotografia na Facebookowym profilu odbiegała od oryginału tym wyższa była skuteczność.

Gdzie jest haczyk? To tylko techniczne przeszkody, które trzeba by pokonać. Czy jednak założenie, że autor zdjęć jest jednocześnie właścicielem profilu, jest słuszne? Na Facebooku przecież często wrzucamy nie swoje prace do albumów. Być może cały czas walczymy z wiatrakami. Dopóki samodzielnie nie będziemy mogli skorzystać z tego narzędzia nie uwierzymy, że jest skuteczne.

A gdyby założyć, że każdy aparat nanosi niepowtarzalny wzorzec, który nie jest niszczony nawet przy wielokrotnym przetwarzaniu zdjęć, a jednocześnie nie wpływa na odbiór zdjęcia. Taką technikę stosują profesjonaliści, którzy dzięki specjalnemu oprogramowaniu znakują w niewidoczny sposób zdjęcia w komputerze zanim je rozpowszechnią. O ile jednak takie postępowanie jest świadome, to w przypadku aparatu, który znakuje zdjęcia przed ich zapisaniem na karcie, przypomina to już inwigilację. To jednak jest pewna technika i kto da głowę, że tak już nie jest. Skoro taki scenariusz działa w przypadku drukarek.

Źródło: itproportal, izittru.com, inf. własna