Policja nie wierzy pikselom

Oko i komputer specjalisty

O tym, co jest dowodem w sprawie, decyduje w ostateczności sąd. Nie zdarzyło się jednak do tej pory, by którykolwiek z sądów w Polsce uznał za dowód zdjęcie wykonane aparatem cyfrowym. Jeżeli już, to jako jeden z elementów całego logicznego ciągu procesu dowodowego - na przykład gdy ktoś był świadkiem zdarzenia i spontanicznie zrobił zdjęcie posiadanym aparatem cyfrowym, sąd może zdecydować się na włączenie tego zdjęcia do akt sprawy, ale tylko w kontekście innych dowodów i zeznań potwierdzających okoliczności zarejestrowane na zdjęciu.

W takim przypadku sąd powołuje zawsze biegłego, który ma ocenić stopień wiarygodności będącej w posiadaniu wymiaru sprawiedliwości fotografii. Tutaj nieocenione okazują się przede wszystkim wiedza i doświadczenie. Zanim wykorzysta się komputerowe techniki analityczne, zostaje sprawdzony układ zarejestrowanego obrazu - czy jest naturalna kompozycja, jak układają się cienie, czy są naturalne kontrasty, jak wygląda kompozycja poszczególnych elementów itp. Dopiero potem można przystąpić do analizy rozkładu pikseli. Do tego potrzebne są duża wiedza specjalistyczna i biegłość w posługiwaniu się technikami komputerowymi.

Na niedoświadczonego interpretatora może czyhać wiele pułapek wynikających z uwarunkowań technologicznych. Jedna z nich jest związana z możliwością wykorzystywania w fotografii cyfrowej różnych rozdzielczości. Plany ogólne mogą się wtedy nie różnić, ale przy powiększeniach mogą pojawiać się różne szczegóły. Mogą być jednak trudności z ich dokładną identyfikacją, gdyż przy powiększeniach w fotografii cyfrowej następuje rozmywanie konturów, uwidaczniają się piksele. Inaczej niż w fotografii tradycyjnej, gdzie negatyw można powiększać w dużym zakresie.

Ostateczną opinię zawsze musi wydać człowiek. Okazuje się, że nawet tak wyrafinowane metody badawcze jak sieci neuronowe, które są już stosowane w kryminalistyce, mogą nie poradzić sobie z ludzką pomysłowością i przebiegłością. "Problem polega w gruncie rzeczy na umiejętnym wykorzystaniu odpowiednich algorytmów" - mówi Waldemar Dadas. Jego zdaniem na niewiele zdadzą się również metody znakowania cyfrowych obrazów, jeśli nie będzie w tym zakresie jednolitych, powszechnie funkcjonujących rozwiązań, standardów i regulacji prawnych.

Uświadomieni przestępcy

Z dowodowej ułomności techniki cyfrowej zdają sobie sprawę nie tylko policjanci, ale także i ci, którzy być może mieliby ochotę uczynić z niej użytek nie zawsze zgodny z prawem. "Ludzie unikają przedstawiania fotografii cyfrowych w postępowaniu policyjnym czy sądowym, bo zdają sobie sprawę z ich małej wiarygodności. Nikt nie chce, by jego dowody były od razu zakwestionowane" - twierdzi Waldemar Dadas z Centralnego Laboratorium Kryminalistycznego.

Do kierowanego przez niego Wydziału Technik Wizualnych i Komputerowych trafia niewiele zdjęć cyfrowych w celu wydania opinii o ich wiarygodności. Zazwyczaj pojawiają się one przy okazji spraw o naruszenie praw autorskich (np. wykorzystania motywu z czyjegoś dzieła w innej pracy) bądź wyłudzenie odszkodowania za samochód (chodzi wówczas o rozstrzygnięcie, czy został sfotografowany ten sam samochód, który był zgłoszony do odszkodowania). Przestępcy wykorzystują techniki cyfrowe przede wszystkim w działalności związanej z poligrafią - do podrabiania pieczątek, fałszowania dokumentów, druków, znaków akcyzy, banknotów itp. To obecnie ponad 90% rejestrowanych przez policję przypadków wykorzystania technik cyfrowych do nielegalnych działań.

Znakowanie wodne obrazów

Charakterystyka znaku wodnego

  • kodowanie za pomocą klucza kryptograficznego

  • niewidoczny i niesłyszalny w odbieranym sygnale audiowizualnym

  • odporny na próby jego usunięcia, np. poprzez kompresję czy filtrację

  • wykrywający próby "nadpisania" oryginalnego znaku wodnego innym takim znakiem

  • odporny na kombinację kopii tych samych danych

  • zapewniający jednoznaczność przenoszonych danych

  • gwarantujący możliwość jego odzyskania z oznakowanego dokumentu

  • statystycznie niewykrywalny
Przy czym, wyróżnia się:

  • Znaki wodne jawne - widoczne dla każdego, niosące pewną jawną informację, umożliwiające szybką i łatwą identyfikację

  • Znaki wodne ukryte - niewidoczne dla zwykłego obserwatora, niosące ukrytą informację, służące zazwyczaj do sprawdzania autentyczności
Podstawowe metody znakowania wodnego obrazów

  • Zmiana wartości bitowej pikseli - najprostszą i najmniej skuteczną metodą jest odwrócenie wartości najmniej liczącego się bitu wybranego piksela obrazu (ze względu na jego położenie na obrazie lub w dziedzinie częstotliwości). Metoda ta działa do chwili celowej ingerencji człowieka, bowiem każda dokonana modyfikacja obrazu może spowodować zatarcie informacji osadzonego znaku wodnego.

  • Superpozycja - wybrany znak jest skalowany do tych samych wymiarów, co oryginalny obraz, i następuje nałożenie obu tych obrazów. Następuje dodanie nowych wartości bitowych poszczególnych pikseli znaku wodnego do wartości odpowiadających im pikseli z oryginalnego obrazu. Wówczas powstaje obraz oznakowany. O tym, czy wstawiany znak wodny będzie widoczny, decyduje bezpośrednio wielkość dopisywanych wartości. Również tutaj można dość łatwo usunąć znak wodny poprzez wycięcie ocechowanego fragmentu obrazu.

  • Rozdzielanie kolorów - rozwiązanie polega na wstawianiu znaku wodnego po rozdzieleniu kolorów obrazu i umieszczeniu go w granicach jednego z nich. To metoda niewykrywalna podczas zwykłego oglądania obrazu. Możliwa jednak do odkrycia i złamania, gdy kolory zostaną rozdzielone, np. w procesie drukowania.

  • Zapis w dziedzinie częstotliwości - na potrzeby tej metody stosuje się np. transformację Fouriera. Znak wodny jest umieszczany w spektrum częstotliwości obrazu. Ważne, by umieszczać go w niskich częstotliwościach lub najlepiej w częstotliwości zbliżonej do tej, która odpowiada najbardziej wartościowym fragmentom obrazu (umieszczenie znaku wodnego w obszarach wysokiej częstotliwości jest niewskazane z uwagi na możliwości stosowania stratnej kompresji obrazu).
Najpopularniejsze formy ataku (pozbycia się znaku wodnego)

  • Kompresja stratna - przykładem jest kompresja stratna obrazów do formatu JPEG, bardzo popularnego w Internecie.

  • Kasacja bloków danych - pewne rzędy lub kolumny pikseli mogą zostać usunięte bez wyraźnej straty jakości obrazu.

  • Przycinanie - stosowane najczęściej w odpowiedzi na jawne znaki wodne, które można wyciąć razem z fragmentem obrazu.

  • Stosowanie filtrów obrazu - filtry, takie jak wygładzanie czy rozmywanie obrazu, mogą powodować zatarcie znaku wodnego, przy akceptowalnej stracie jakości obrazu.

  • Obrót obrazu o bardzo mały kąt - obracamy obraz o bardzo mały kąt i przycinamy krawędzie; zazwyczaj nie wpływa to na jakość obrazu, lecz wówczas często informacja ze znaku wodnego nie daje się odczytać.
Źródło: Katedra Inżynierii Dźwięku i Obrazu Politechniki Gdańskiej oraz Wyższa Szkoła Informatyki Stosowanej i Zarządzania w Warszawie


TOP 200