題:
如何確定是否使用同一相機在沒有元數據的情況下拍攝了兩張照片?
jman
2011-10-30 05:56:39 UTC
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是否可以識別圖像(沒有exif數據)並將其鏈接到完全相同的相機?如果是這樣,我想要一些軟件建議來完成這項工作。

我有兩張照片,我想比較它們是否使用同一相機拍攝。他們倆似乎都缺乏EXIF數據,但我確定我聽說過在圖像中還會發現其他隱藏的指紋。相機,就像發射手槍一樣,子彈獲得獨特的標記。我還聽說相機製造商有時會添加一個隱藏的水印,可以使用某些特殊軟件讀取該水印。

聽起來您看過多的CSI :)
圖片是什麼格式?如果它們是jpeg,它們的壓縮程度如何?他們已經縮小規模了嗎?
@Flimzy這項技術存在。我應該知道-我在紐約空軍(SUNY Binghamton)的研究中為美國空軍工作時提供了原型幫助。我的回答引用了我們所做工作的研究。
五 答案:
Thomas Owens
2011-10-30 18:36:45 UTC
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例如,如果照片是使用同一相機拍攝的,則傳感器的噪音應相當一致,就像發射手槍並且子彈獲得獨特的標記一樣。

Bingo -沒關係。

2006-2007年在該領域工作時,我很熟悉兩個方面的研究。第一個是識別相機的品牌和型號,第二個是識別特定相機是否拍攝了特定圖像。

以下是一些相關鏈接:

給定多個攝像機的大量圖像樣本,我可以得出給定品牌和型號上存在的平均噪聲模式。當提供單張圖像時,我可以使用這種平均噪聲模式和單張圖像來高度自信地告訴您給定相機的品牌和型號。

給出一張單張圖像的樣本相機,我可以將單個圖像與該圖像樣本中的噪聲模式進行比較,並告訴您產生較大樣本的相機是否也產生了單個圖像。

但是,執行此操作的算法和技術獲得專利。我相信美國專利7,616,237與您的特定問題有關。它引用了傑西卡·弗里德里希(Jessica Fridrich),米羅斯拉夫·戈爾揚(Miroslav Goljan)和揚·盧卡斯(Jan Lukas)的工作,並提供了許多有關該主題的研究論文。不幸的是,我對實現此技術的任何公開可用的軟件(商業或其他)都不熟悉。我正在做的工作代表美國國防部,該部門支持對該專利進行的研究。

帶有可拆卸鏡頭的相機會對這有何影響?如果我有兩個攝像頭和兩個鏡頭,每個攝像頭可以給您1000張照片,但是鏡頭是隨機來回互換的,結果的準確性如何? (假設鏡頭是相同的型號,那麼焦距,畸變等不會成為致命的損失)
@Flimzy我不認為這很重要。噪聲模式是由位於鏡頭,CCD或CMOS傳感器以及所有其他帶有電荷的組件後面的電子設備產生的。因此,即使您擁有各種焦距,畸變等等的隨機鏡頭,n * m像素輸出圖像中存在並被傳感器捕獲的噪聲模式也應該相似,即使不相同。
這是否意味著鏡片變髒/劃傷/有缺陷將不會影響此過程?我想,在大多數情況下,鏡頭不僅要使照片模糊,還必須非常臟或刮擦才能做,是嗎?
@Flimzy與臟的或刮擦的鏡頭或模糊的圖像無關。一切都發生在傳感器級別。有一些環境因素確實會導致噪波模式的差異,這就是為什麼您需要一個相當大的數據集才能獲得在圖像之間一致的噪波的原因。但是,只要使用相同的傳感器,您就可以擁有最模糊,划痕,髒污的鏡頭,並且仍然可以識別相機。
很有意思。感謝您提供的信息豐富,並為我和我的問題帶來了幽默感:)
That's a really good answer. I will check out the links your provided. Thanks!
這與暗框減法有關嗎?
asalamon74
2011-10-30 11:07:57 UTC
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如果傳感器具有熱像素,並且未從照片中刪除這些像素,則可以識別相機。

如果兩次拍攝之間未清潔傳感器,則灰塵同樣適用。
Itai
2011-10-30 06:40:12 UTC
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在您的情況下,您幾乎不能。噪聲並非完全隨機,而是具有隨機成分。要隔離相機的指紋,您需要對相機進行一系列拍攝。僅有兩張照片,您無能為力。

一些相機製造商添加了簽名,但是該簽名包含在元數據中,因此,如果EXIF被剝離,那麼您在這方面就不走運了。另外,它的目的是確定圖像是否來自攝像機,而不是來自哪個攝像機。

同樣,如果壓縮了圖像(大多數情況下也是如此),我懷疑任何傳感器和/或鏡頭噪聲中的絕大多數都會失真,超出任何有用範圍。
據我了解,“傳感器噪聲指紋”技術在壓縮和其他有損圖像編輯方面非常強大。
martjno
2015-11-06 19:41:52 UTC
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簡短答案

是的,可以將照片與使用它拍攝的分立相機匹配(沒有元數據),而且非常可靠。該技術可在一些軟件產品中輕鬆獲得,其中之一是由 Amped Software生產的 Amped Authenticate(免責聲明:我是公司首席執行官兼創始人)。

基本思想

基本思想是,每台設備在生成的每張照片上都會留下不同的“噪聲指紋”。該組件稱為PRNU(光響應非均勻性),並且在文獻中已得到廣泛研究。事實證明:

  • 隨時間恆定
  • 隨溫度恆定不變,與其他相機設置(曝光,對焦等)無關
  • 對重新壓縮相當魯棒(約5-60%的JPEG質量)
  • 對強度和顏色調整(對比度,亮度……)相當魯棒
  • 對局部修改(例如如果圖像的一部分已被篡改-整體上仍認為該圖像來自特定的相機)

但是,在以下情況下它不能正常工作:

  • 如果圖像已被裁剪或具有數字縮放,因為它將僅佔據傳感器的一部分而不是其整個區域(可以解決,但是調整大小不會很健壯)
  • 用於非常強的增強效果
  • 用於非常暗或非常明亮的圖像,因為這些區域中不存在噪聲)

它是如何工作的

要提取圖像的PRNU,您基本上需要提取特定的組件t的噪音。您可以對圖像進行去噪並減去原始圖像。在文獻中,建議使用小波濾波器,但是即使使用更簡單,更快的濾波器,您也可以獲得類似的結果。

實際上,該過程是通過以下方式完成的:

  1. 您需要創建相機參考圖案(CRP):這是從測試設備的某些圖像中提取PRNU來完成的。為了獲得最佳效果,建議使用約30至50張圖片,並儘可能少地顯示細節,並且不要太暗或太白,並逐像素進行平均。我們稱這些為參考圖片。如果您有相機,則可以拍攝牆壁或天空的焦點照片。如果您沒有相機,則可以拍攝一般照片,但可能需要更多照片才能通過平均過濾掉細節。

  2. 然後,您可以提取從正在分析的圖片中提取PRNU,併計算與CRP的相關性。相關性越高,圖片來自同一相機的可能性就越高。

  3. 您可以自動對圖片進行分類,從而計算出閾值。相關性:相關性高於閾值的圖片很有可能來自相機,否則可能來自其他設備。

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    可以獲取閾值計算以下相關性:

  • 來自同一設備的圖片(正)
  • 來自其他相機型號的圖片(負)
  • 來自其他設備的圖片相同相機模型(負)的另一個示例

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通常,正集和負集很可能不會完全分開,因此您必須在每個案例中要獲得的誤報與誤報之間設置理想的平衡。

如果使用得當,該方法將被證明是非常可靠的,即使已證明可以用非常相似的PRNU找到相同模型的兩個樣例。例如,如果兩個設備的傳感器是由同一矽片製成的,則可能會發生這種情況。

作為一個例子,下面的圖像是從沒有任何重要內容(牆的焦點圖片之外)的圖像中提取的PRNU。

篡改

也可以在本地應用PRNU相關性來檢測圖像上的篡改。這個想法是在整個圖像的n x n像素的滑動窗口上計算PRNU,以創建相關圖。相關度較低的區域很可能遭到篡改。

下圖是所分析圖片的示例。

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以下是CRP與從圖像中提取的PRNU逐塊相關的結果。白色區域表示噪音最可能被篡改的區域。在桌子中間有明顯的篡改跡象。

enter image description here

實際上,這是原始圖片,

enter image description here

參考文獻

有無數的論文可以分析從不同的角度來看PRNU,但這可能是最重要的:

摘要

用於區分來自不同相機的照片的技術(即使它們具有相同的品牌和型號)已經存在,並且在學術界和法醫界已經相當成熟。市場上有一些軟件產品,它們使您可以相對輕鬆地進行操作,並可以通過類似的過程評估圖像的真實性。

Jon
2011-10-30 14:34:57 UTC
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這是一個有趣的問題。雖然我認為100%的精度是不可能的,但您應該能夠通過足夠數量的源照片來確定其來自哪種相機。給定特定的噪聲分佈,特定的相機內部屬性(可以僅從原始照片數據確定),等等。但是我不知道有執行此操作的已知軟件。現實地說,儘管在這一點上,您應該只考慮當前不可能。



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