绝地南瓜的BLOG

华南虎照片技术分析

华南虎照片鉴定技术民间研讨会

编辑负责人：假技术派整体负责人：三地鸡毛

节选部分内容供朋友们讨论

华南虎照片的数码特性（撰稿：ehci）

Canon EOS 400D 数码相机使用CMOS图像感应器，文件记录为RAW和JPEG两种格式。

    RAW文件保存的是直接从CMOS上得到的1050万个点的感光数据，在对应相机的拍摄参数后，经过内部软件处理成为JPEG文件，RAW格式文件保持了照片的原始信息，许多摄影大赛都要求提供RAW文件，以保证摄影作品信息的准确可靠。 

    JPEG是联合摄影专家小组(Joint Photographic Experts Group)的英语缩写，其压缩和编码标准由这个图像专家小组进行了详细定义，JPEG大量用于数字化图象数据处理，互联网上应用广泛，JPEG文件的扩展名为“jpg”或“jpeg”。

    周虎照中使用的是JPEG文件格式，因为其体积比RAW文件小很多且被广泛使用，为一般数码摄影者首选格式。 

    Canon EOS 400D CMOS图像感应器尺寸为22.2×14.8毫米，标配变焦镜头为18--55毫米，135胶片尺寸为36×24毫米，Canon EOS 400D变焦镜头在30毫米焦距端成像与135胶片相机的50毫米标准镜头大体相当。周虎照的第37、38、39张焦距为31毫米，接近于标准镜头的成像，即第37、38、39张成像结果与人眼透视结果相当。

    过去CMOS图像感应器在图像采集方面容易出现噪点，以及在色彩的还原能力上较弱等原因，常在低端设备中使用，高端设备中使用CCD，但因其耗电量低、体积小、价格便宜，CANON对CMOS噪点不断研发，后期处理软件的不断发展，对噪点具有了优秀控制能力，使这款CMOS相机在成像方面画质已接近常见的 CCD相机。在查看多张Canon EOS 400D拍摄的宣传图片中，以及普通网友使用Canon EOS 400D拍摄的图片中，可以看出照片鲜艳程度较高，但放大后照片的明锐度较其它CCD相机低，周虎照也同样出现了这种现象。

    在判断周虎照的真假过程中，常用到EXIF信息，这组信息附加于JPEG文件头中，其中包含有数码相机拍摄时的参数，如拍摄时间、快门速度、光圈值、 ISO等和图像处理软件的相关信息。在JPEG文件头标号为APP0--APPn代码为0xE0--0xEF之间是JFIF应用数据模块，没有被常规 JPEG文件利用，EXIF信息是以ASSIC码形式保存在这里，在使用PHOTOSHOP图像处理软件、WindowsXP附件中画图软件等对含有 EXIF信息的照片进行处理后，此信息可以被保留，也有许多图像处理软件对此信息不做保留，如PAINT SHOP等，也有一些软件可以修改EXIF信息，如TURBO PHOTO、WINHEX等。

    修改JPEG文件数据有两种方法，一是使用图像处理软件，如PHOTOSHOP；另一种是在二进制环境下对数据包的修改，如WINHEX。通过 PHOTOSHOP等图像处理软件修改数码图像是我们经常使用的方法，而第二种方法不适于修改大量的图像信息，但可以在掌握编码规范的前提下修改文件头信息、EXIF信息、段间信息、段内信息等，能达到图像处理软件不能实现的关键作用。

    使用图像处理软件修改JPEG数码照片，依数据来源有三种途径。

一、利用图像处理软件对JPEG数码照片进行变异处理，如拉伸、涂抹、加亮、去色、模糊等。

二、利用软件生成二维或三维图像与JPEG数码照片结合，如加入文字、删除、手绘或利用3DMAX生成图像再与JPEG数码照片结合等。

三、把其他照片与JPEG数码照片结合。

    也可以混合以上三种或两种途径修改JPEG数码照片。

    我们从网上下载的40幅周虎照有没有在二进制环境下被修改过？有没有被图像处理软件通过以上三种途径修改过？

    一位网友说得好：一张经过严谨细致修改的数码照片，如修改时充分考虑到了光照、阴影、方位、物件之间的比例、色彩明暗的自然过渡等等，可以做到天衣无缝。正如电影中常见的电脑合成特技，往往使观众信以为真。其结论为：“就目前的数码照片鉴定技术而言，只能证伪，不能证实。”但此网友也说到：如果曝光和对焦都很准确，照片中的细节清晰丰富，修改时的难度相对要大，容易留下修改的痕迹（破绽）；反之，模糊的照片更容易蒙人眼目。

    如果我们只得到一张周虎照，判断难度很大，甚至无法判断。好在我们得到了40幅周虎照。

    40幅周虎照有没有清晰丰富的细节？如果首先抛开虎体而查看周围的场景，40幅周虎照中每一幅的枝叶、杂草细节都基本清晰且丰富，再查看拍摄时相机移动所导致照片中枝叶杂草方位变化及比例变化、色彩的明暗与过渡等，从拍摄到虎体的第6张16:38分开始，到第40张17:03结束，没有发现与客观现实相违背的地方。40幅周虎照的EXIF信息显示的光圈快门与照片对比，成像合理。所以二进制环境下EXIF信息被修改的可能性很小，数码照片被图像处理软件通过上述前两种途径修改的可能性极小。

    会不会是通过第三种途径修改？通过查看周虎照中虎体比较清楚的照片，虎体与虎前遮挡的枝叶、杂草结合处未发现有修改过的痕迹，其余虎体模糊的照片，模糊到清晰过度处的成像也未见有修改过的痕迹。可分辨虎体的虎眼晶状体、舌部高光等具有不同图像特征，此40幅周虎照如果不是自然拍摄成像，是人工合成处理成像，其工作量、耗时及资金投入巨大。

    电脑显示一幅真彩图像，每一个像素都是用0x000000--0xFFFFFF来表示，JPEG文件数据包要经过离散余弦变换、量化、行程长度编码、霍夫曼编码、熵编码、YCrCb颜色模型到RGB转换、数据重排等，还原成顺序排列的像素显示出来，笔者曾有幸实现这一过程。JPEG是有损压缩，其根据人眼对图片上的亮度变化比色度变化敏感而使用YCrCb颜色模型，对原始图像每8×8个像素块进行处理，是压缩比高、图像质量优秀的图片格式，并且可以分级调节图像质量，其对8×8个像素块中相近数据压缩再解压后会损失色彩信息，且压缩过高时其8×8个像素或更大方阵成为马赛克。

    周虎照中虎体约在400×300像素范围内，由于图像压缩造成色彩损失，绘制特征点容易产生偏差。虎体的微小动作在图片上只是一两个像素的变动，不易觉察。虎的眼球宽在10--15个像素左右，进行多幅照片对比，虎眼晶状体、舌部湿润高光等活体特性可以分辨。

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华南虎照片的立体观察（撰稿：森山猎人）

华南虎照片的立体观察，是判断照片真伪的重要手段。

一、29#与30#虎照组成的立体像对

    观察结果：老虎的立体效果非常明显。同时可以看出非常逼真的：树在前，虎在后的现场效果。

     二、28#\29#虎照组成的立体像对立体相对观察

     观察结果：老虎的立体效果非常明显。树和虎的前后关系，和29#与30#虎照组成的立体像对相同。

 三、 有网友链接了一个立体镜销售商的老虎像对,说是通过立体观察，看到老虎是平面的，图如下：

      通过观察，完全否定了立体镜销售商的说法--"....老虎躯体各部位没有远近的差别，在一个平面内，无立体感"。事实上，虎体的立体感强烈，尤其头部向前凸出，与躯干绝对不在一个平面内！

     本人看出立体镜销售商是利用29#与40#虎照做的立体像对，严格说来，这两幅画拍摄的机位有较大区别，从虎脸的外形可以看出，造成一个宽脸，一个稍窄，较难合成一个重合的虎头，腹部的形状也有差别，一个鼓点，一个瘪点，虎躯干也较难重合，所以将29#与40#虎照做的立体像是很勉强的。但立体镜销售商为了打虎，做了不锁定长宽比的拉伸处理、旋转处理，所以看起来前后景物层次清楚，老虎也重合得很好，但这样已经与真实景物有区别。即使这样老虎看起来还是立体的，头部向前凸出，与躯干绝对不在一个平面内！--真是赔了夫人又折兵！

      本人也利用29#与40#虎照做成立体对，严格锁定长宽比进行缩放/旋转，前后景物层次虽没有上图那么清楚--因为凑合前景，则后景不能重合，凑合老虎重合，前景则有偏差----但这样已经可以让我看到一个清楚的立体老虎了---同样是头部向前凸出的老虎！

    （眼睛离画面40-50厘米左右，很容易看出！）

    至于立体镜销售商的其他的说辞，因为看到老虎是立体的，就不一一驳斥了。

受立体镜销售者的启发，也做了一个竖看的立体对（39#-40#）。

           前后景物层次分明，老虎头凸出来了！

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华南虎照片的焦平面分析（撰稿：绝地南瓜）

在立体成像中，动物的毛发、胡须和其它部位之间，层次感十分明显。下图对周老虎第32、26和12号照片中的胡须进行分析，以找出其中的成像特征。