歷史中充斥著照片篡改的殘跡。斯大林、毛澤東、希特勒、墨索里尼、卡斯特羅和勃列日涅夫都曾篡改照片——從創造更具英雄氣概的姿勢到抹去敵人或啤酒瓶。在斯大林時代，製作這種虛假影像需要在暗房裡花費大量時間進行繁瑣的工作，但今天任何擁有計算機的人都可以輕易地製作出非常難以檢測的贗品。
幾乎每個月都有新發現的欺詐影像登上新聞。例如，在二月份，一張獲獎照片描繪了一群瀕臨滅絕的藏羚羊，它們顯然沒有受到附近高速列車競賽的干擾，但後來被揭露是偽造的。這張照片在中國有爭議的火車線路於 2006 年年中在愛國主義的喧囂中開通後，出現在數百家報紙上。有些人立即注意到了一些奇怪之處，例如一些羚羊懷孕了，但沒有幼崽，這本應是火車開始執行時的情況。當這張照片今年在北京地鐵展出，並且其他缺陷也曝光時，例如兩條影像拼接在一起的接合線，疑慮最終公之於眾。攝影師劉衛青和他的報紙編輯辭職；中國政府新聞機構為分發該影像道歉，並承諾從其資料庫中刪除劉的所有照片。
在那個案例中，與許多最受關注的欺詐影像事件一樣，造假行為是由警覺的人們研究影像副本並發現各種各樣的缺陷而檢測到的。但是，在許多其他情況下，用肉眼檢查影像不足以證明存在篡改，因此必須採用更專業、基於計算機的方法——數字影像取證。
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我經常被要求為媒體、執法機構、法院和私人公民鑑定影像的真偽。每個要分析的影像都帶來獨特的挑戰，需要不同的方法。例如，我使用了一種技術來檢測影像上照明的不一致性，該影像被認為是兩個人的合成影像。當呈現給我的影像是提交給線上釣魚比賽的魚的照片時，我尋找由調整大小引起的畫素偽影。與影像的 JPEG 壓縮（一種標準數字格式）相關的不一致性揭示了在軟體權利糾紛中作為證據提供的螢幕截圖中的篡改。
正如這些例子所示，由於影像和篡改形式的多樣性，影像的法證分析受益於擁有廣泛的工具選擇。在過去的五年裡，我的學生、同事和我，以及少數但不斷增長的其他研究人員，開發了各種檢測數字影像篡改的方法。我們建立每種工具的方法都始於瞭解影像的哪些統計或幾何屬性會受到特定型別篡改的干擾。然後，我們開發一種數學演算法來揭示這些不規則性。接下來的幾頁上的方框描述了五種這樣的取證技術。
影像的有效性可以決定某人是否入獄，以及聲稱的科學發現是革命性的進步還是會在整個領域留下黑暗汙點的可恥欺騙。虛假影像可以左右選舉，人們認為 1950 年參議員米勒德·E·泰丁斯選舉失敗就是如此，此前釋出了一張篡改過的照片，顯示他與美國共產黨領導人厄爾·白勞德交談。近年來，政治廣告中出現了驚人數量的篡改照片，例如 2004 年初在網際網路上散佈的一份虛假報紙剪報，聲稱顯示約翰·克里在 1970 年代的越南戰爭抗議活動中與簡·方達同臺。比以往任何時候都更重要的是，要知道何時眼見為實。
隨處可見
偽造影像的問題在各種情況下都會出現。劉遠非第一個因數字造假而丟掉工作並將其作品從資料庫中刪除的新聞攝影師。黎巴嫩自由攝影師阿德南·哈吉為路透社新聞機構拍攝了十年中東衝突的引人注目的照片，但在 2006 年 8 月，路透社釋出了他的一張明顯被篡改的照片。照片顯示的是以色列轟炸後的貝魯特，其中一些大量的煙霧顯然是新增的副本。
布萊恩·瓦爾斯基於 2003 年被《洛杉磯時報》解僱，原因是他從伊拉克拍攝的一張照片出現在該報頭版，但後來被揭露是由兩張單獨照片的元素組合而成，以獲得更具戲劇性的效果。另一家報紙上一位眼尖的工作人員在研究影像以檢視是否顯示居住在伊拉克的朋友時，注意到影像中有人重複。新聞雜誌《時代週刊》（1994 年 O. J. 辛普森的修改過的面部照片）和《新聞週刊》（2005 年瑪莎·斯圖爾特的頭部放在一位更苗條的女性身體上）的篡改封面也同樣引發了爭議和譴責。
涉及影像的醜聞也震驚了科學界。首爾國立大學的黃禹錫及其同事於 2005 年在《科學》雜誌上發表的臭名昭著的幹細胞研究論文報告了該團隊聲稱已製造的 11 個幹細胞集落。對該案例的獨立調查得出結論，其中九個是偽造的，涉及兩個真實集落的篡改影像。邁克·羅斯納估計，當他擔任《細胞生物學雜誌》的執行編輯時，多達五分之一的已接受稿件包含必須重新制作的圖，因為存在不當的影像處理。
影像的真實性可能具有無數的法律含義，包括涉及所謂兒童色情製品的案件。2002 年，美國最高法院裁定，描繪虛構未成年人的計算機生成影像受憲法保護，推翻了 1996 年法律的部分內容，該法律已將聯邦禁止兒童色情製品的法律擴充套件到包括此類影像。在 2006 年俄亥俄州瓦帕科內塔市的一次審判中，辯方辯稱，如果州政府無法證明從被告計算機中查獲的影像是真實的，那麼他擁有這些影像是他的權利。我代表檢察官在該案中作證，向陪審員介紹了現代影像處理技術的力量和侷限性，並介紹了使用區分計算機生成影像和真實照片的技術對影像進行分析的結果。辯方關於影像不是真實的論點沒有成功。
然而，一些州和聯邦的裁決發現，由於計算機生成的影像非常複雜，因此不應要求陪審團確定哪些是真實的或虛擬的。至少一位聯邦法官質疑即使是專家證人做出這種決定的能力。那麼，當數字照片作為法律證據引入法庭時，我們又該如何信任它呢？
軍備競賽
方框中討論的識別偽造影像的方法有可能恢復對照片的某種程度的信任。但是，毫無疑問，隨著我們繼續開發軟體來揭露照片欺詐行為，偽造者將致力於尋找欺騙每種演算法的方法，並且他們將擁有為合法目的而生產的越來越複雜的影像處理軟體。雖然一些取證工具可能不太容易欺騙——例如，編寫一個程式來恢復原始影像中預期的正確畫素相關性很容易——但其他工具將更難規避，並且將遠遠超出普通使用者的能力。前三個方框中描述的技術利用了影像形成過程中複雜而微妙的照明和幾何屬性，這些屬性很難使用標準照片編輯軟體進行校正。
與垃圾郵件/反垃圾郵件和病毒/反病毒遊戲一樣，更不用說一般的犯罪活動了，犯罪者和法證分析師之間的軍備競賽是不可避免的。然而，影像取證領域將繼續使建立無法檢測到的偽造品變得更加困難和耗時（但永遠不是不可能的）。
儘管數字影像取證領域仍相對年輕，但科學出版商、新聞媒體和法院已開始接受使用取證來驗證數字媒體的真實性。我預計，隨著該領域在未來 5 到 10 年的發展，影像取證的應用將變得像物理法證分析的應用一樣常規。我希望這項新技術，以及明智的政策和法律，將幫助我們應對這個激動人心——但有時令人困惑——的數字時代的挑戰。
這個故事最初以“數字影像取證”為標題印刷