CC BY
8Ученые записки Таврического национального университета им. В.И. Вернадского Серия «Юридические науки». Том 25 (64). 2012. № 1. С. 168-173.
УГОЛОВНЫЙ ПРОЦЕСС И КРИМИНАЛИСТИКА
УДК 343.982.33
АНАЛ1З, С1НТЕЗ I ПОР1ВНЯННЯ. IX ЗНАЧЕННЯ У ВИЯВЛЕНН1 ФАКТУ ВТРУЧАННЯ У ПЕРВИННИЙ ЗМ1СТ ЦИФРОВИХ ЗОБРАЖЕНЬ
Бiрюков В. В.
Луганський державний ун1верситет внутр1шн1х справ ¿м. Е. О. Д1доренка, м. Луганськ, Украша
В статп розглянуто шляхи дослвдження цифрових зображень з метою виявлення ознак, що сввд-чать про факт втручання у 1х змiст. Поряд з вiзуальним аналiзом 1х змгсту, висвiтлено основи здшснен-ня по-тксельного аналiзу електронних зображень з урахуванням технологiй 1х формування матрицею фотокамери.
Ключов1 слова цифрова фотографiя, файл, джерела доказш, освiтленiсть, контраст, матриця, фшьтр Брайля Байера, канали кольорiв, штерполящя, по-п1ксельний аналiз.
Те, що цифров1 технологи приходять на змшу традицшним у багатьох напрям-ках роботи з шформащею, стало незаперечливим фактом. Пщ впливом шформати-зацп, яка базусться на застосуванш комп'ютерно! техшки та телекомушкацшних мереж, принципово змшилися технологи роботи з шформащею. Не обшшли вони стороною 1 фшсащю зорово-сприймано! шформаци. На зм1ну звичайному пл1вково-му фотоапарату прийшов цифровий, принципово змшивши традицшш погляди на процес отримання, обробки, збер1гання { використання результапв фшсацл св1тло-вих сигнатв вщбитих вщ матер1альних об'екпв. Гарантоване, практично момента-льне отримання зображення, з яюстю достатньою для виршення бшьшосп завдань — основш чинники, що зумовили застосування цифрово! фотографи в д1яльносп з розслщування злочишв. Окрем1 заяви, про те що цифров1 зображення за яюстю е значно пршими вщ сво!х пл1вкових попередниюв не витримують критики. Приб1ч-никам тако! точки зору порадимо лише одне — тдшмиъ сотню кримшальних справ у арх1в1 будь-якого суду за 80-90 роки минулого стор1ччя (покваптесь — поки ще вони там збер1гаються) { дайте об'ективну ощнку наявним там фотозшмкам. Яюсть бшьшосп з них довол1 далека до досконалост1, при цьому в певнш кшькосп справ можна знайти довщки спещалют1в про неможливють виготовлення фотозшмюв за результатами фшсацл з посиланням на неяюсш фотоматер1али тощо. Однак, ще не можна сказати, що впровадження цифрово! фотографи дозволило виршити пробле-ми фшсацл в1зуально-сприйманих ознак об'екпв. Поряд з оператившстю 1 яюстю результапв фшсацл, цифрова фотограф1я як { бшьшють досягнень людства, принесла з собою 1 ряд проблем, яю в пл1вковш або взагал1 не юнували, або потребували високого р1вня знань процес1в фотох1м1чно!' обробки фотоматер1атв. Зазначеш яко-
168
сп, на зорi впровадження цифрово1 фотографа в кримшалютику, неодноразово служили пiдставою для недовiри до не! i вщмови вiд використання у якостi джерела док^в [2, с. 125].
Поширена точка зору про вiдносну легкють внесення змiн до змiсту цифрових фотозшмюв, ставить перед кримiналiстикою ряд взаемопов'язаних завдань якi мож-на об'еднати в двi групи: а) розробка методик фшсацп i залучення до матерiалiв справ зображень шляхом що виключае !х фальсифiкацiю та шдмшу; б) розробка методик дослщження фотознiмкiв на предмет виявлення змiн внесених в !х первюний змiст.
Метою дано! статтi е аналiз питань, пов'язаних з дослщженням фотознiмкiв на предмет виявлення змш внесених в !х первинний змют. При цьому зазначимо, що деяю ди з цифровими зображеннями е допустимими. Наприклад кадрування, надан-ня необхщного контрасту та освiтлення спрямоваш на покращення якiсних характеристик у межах допустимого. Нагадаемо, що без подiбних операцш, виготовлення позитивних зображень в традицiйнiй фотографп також було неможливим. Щд фаль-сифшащею ми розумiемо втручання у змют зображень як виражаються у замш чи видаленш окремих частин фотозшмка, перенесеннi частин одного зображення в ш-ше, що частiше вщбуваеться клонуванням.
Як i будь-яке шше пiзнання, дослiдження цифрових зображень з метою виявлення факту втручання у !х первинний змют грунтуеться на !х ретельному аналiзi, синт^ та порiвняннi, а також низщ приватно-наукових та спецiальних методiв, що на них базуються. Необхiдно пам'ятати, що фотозшмки до матерiалiв розслщування можуть бути долученi як в результат фотозйомки здшснювано1 спецiальними су-б'ектами в ходi слiдчих дш або експертиз, так i у якост речових доказiв виявлених i вилучених в ходi оглядiв, обшуюв, ви!мок та iнших слiдчих дш. Вони можуть бути представленими шщативно, потерпiлими, свiдками, обвинуваченими, шдозрюва-ними для тдтвердження або спростування показань [3, 112]. Не зважаючи на те що, джерело певним чином впливае на оцшку фотозшмка i виршення питання про до-цшьнють його дослiдження, жоден iз зазначених шляхiв, теоретично, не виключае можливосп цiлеспрямованого втручання в зображення з метою умисного спотво-рення його змюту. Сдиним шляхом, що створюе передумови виявлення таких шд-робок е розробка науково-обгрунтованих методик та впровадження !х у дiяльнiсть з розслщування злочинiв.
Не можна сказати, що проблема виявлення шдробок у фотозшмках нова i зобо-в'язана своею появою саме цифровiй фотографа. Вона iснувала i в епоху звичайно! плiвковоl фотографа. Свого часу, ще у 80-т роки минулого сторiччя автором статтi проводилась фототехшчна експертиза фотознiмка представленого свiдком, а у на-ступному обвинуваченим, по справi у вбивствi. За результатами експертизи фотозшмка було встановлено факт його монтажу. З приводу ж можливосп фальсифшацш доказiв зауважимо, що найпроспшим i «надшним» шляхом який не залишае слiдiв е шнорування застосування науково технiчних засобiв i досягнень науки при фшсацп, а не фiксацiя з подальшими манiпуляцiями речовими доказами, в результат чого завжди утворюються певнi слщи взаемодп. А, слiди взаемоди, при наявносп ефек-тивних методик !х дослiдження, можуть бути виявленими i використаними для ви-рiшення питання як про факт втручання, так i про ошб якi таке втручання могли здшснити. Ханi Фарщ, з цього приводу, впевнено заявляе: «... робота в област кри-
169
Анал1з, синтез i поргвняння. 1х значения у виявлент факту втручання...
мшалютичного ан^зу зображень буде i далi робити все бiльш важким створення фальшивок, яю не можна було б виявити» [4, с. 73].
На вiдмiну вiд звичайних фотозшмюв, дослiдження яких полягае у вiзуальному аналiзi змiсту зображення (позитива, а при наявносп i негативу), матерiалiв i фотоа-паратури, цифровi зображення можуть бути шддаш як вiзуальному аналiзу так i до-слщженню змiсту параметрiв безпосередньо змiсту цифрового запису файлу. Вiзуа-льний аналiз твердих копiй цифрових зображень мало чим вiдрiзняеться вiд аналiзу ix аналогових попередникiв. Як правило, вш проводиться в ходi оглядiв, обшуюв, ви1'мок, вiдтворень обстановки та обставин поди, а його результати, як i вщомост про учасникiв та застосованих науково-техшчних засобах вiдображаються у вщпо-вiдниx протоколах. Вилученню шдлягають як твердi копи, отриманi з електронних цифрових зображень, так i файли з яких вони виготовлеш. В останнi роки досить поширеною е ситуацiя коли твердi копи, з файтв цифрових зображень, взагалi не виготовляють. Аналiз файлiв цифрових зображень здшснюеться за допомогою ком-п'ютера, з використанням сучасного програмного забезпечення. При попередньому оглядi можливе застосування графiчниx редакторiв загального призначення типу Photoshop. В процесi експертного дослщження користуються спецiальними програ-мами, що грунтуються на по-пiксельному аналiзi файла зображення.
Огляд фотознiмкiв починаеться з вивчення ix змiсту та композицшно! побудо-ви. Аналiз зображення проводиться комплексно, по ряду параметрiв, серед яких ви-дiлимо: а) осв^ленють; б) рiзкiсть; в) кольоровють; г) геометричнi проекци об'ектiв; д) rnmi. Особливу увагу при цьому придшяють дослiдженню об'ектiв, вiдсутнiсть або стан яких мае суттеве значення для встановлення ютини по справа З цього приводу можна додати, що, як правило, дшянки зображення змют яких м^ бути змше-ним, заздалегiдь вiдомi. Зумовлено це в першу чергу значенням шформаци про об'е-кти, що могли бути вмщеними, видаленими чи змшеними, для встановлення iстини по справь
Найпроспшим шляхом виявлення шдробки е здшснення аналiзу зображення у значному збшьшенш, звертаючи увагу на розбiжнiсть частин у освiтленнi, контрас-тi, i насиченостi. Зазвичай у зображенш, що складаеться з декшькох частин рiзниx, указанi параметри усереднюються i зводяться до рiвня, що дозволяе вiзуально сприймати його як едине цше, але таке цше сприймаеться лише при конкретних ро-змiраx зображення. На дiю ж рiзниx iнструментiв програми, рiзнi частки синтетичного зображення реагують по своему, що i дозволяе виявляти в них розбiжностi. Значний потенщал для аналiзу мiстять iнструменти «гютограма», «контрастнiсть», «освiтлення», «канали кольорiв» та ш.
Аналiз освiтленостi зображення як i бiльшостi iншиx наведених вище характеристик вiдбуваеться вiд загального до часткового. В дшсносп, бшьшють фотозшм-кiв мають дiлянки з рiзним ступенем освiтлення, що можна пояснити розташуван-ням об'ектiв, джерел св^ла i напрямом свiтловиx потоюв. При дослiдженнi за цим параметром, особливу увагу придшяють пошуку дшянок що вiдрiзняються вiд зага-льно1' картини зображення, рiзниця у висв^ленш яких не може бути поясненою за-значеними вище чинниками. При цьому акцентують увагу на межах дшянок осв№ леносп, та важливих об'ектiв. Детально дослiджуються напрямки свгглових потокiв за ix вiдображенням на поверхнях об'екпв i тiнi. За необхщносп розраховуються вектори свiтловиx потоюв. При дослiдженнi людей особливу увагу слщ придiляти
170
наявносп i сшввщношенню вiдблискiв в очах, наявностi i спiввiдношенню тiней Bcieï фiгури, носа, вух, KOMipiB сорочок та ш. Аналiзуючи i зiставляючи ïx з вщблис-ками i тiнями на шших об'ектах зображення можна виявити ïx pi3Hy спрямованiсть i iншi вiдмiнностi, що свiдчать про pi3œ джерело походження фрагментiв зображення. З осв^ленютю тiсно пов'язана кольоровють. Рiзниця колiрниx характеристик окремих дшянок зображення е одним з iндикаторiв що вказуе на факт втручання в його змiст. Слiд мати на уваз^ що фотознiмки навт одних об'ектiв, зробленi рiзни-ми фотокамерами завжди будуть вiдрiзнятися за роздшьною здатнiстю i колiрною температурою. Рiзкiсть е одним з ютотних показникiв якостi фотознiмкy. Наявнiсть в ньому дшянок, що мають рiзнy стyпiнь рiзкостi е сигналом до того, що у змют фо-тознiмка могло бути здiйснене втручання. Зауважимо, що незалежно вiд програмно-го забезпечення яке застосовувалося для змши змiстy фотознiмкiв, межi переxодiв одного зображення в iнше часто маскуються розмиванням дiлянок переходу. Геоме-тричнi проекцiï об'ектiв безпосередньо залежать вiд кута пiд яким знаходився об'ект по вщношенню до точки зйомки. Слщ пам'ятати, що як не бувае в свт тотожних об'ектiв, так не можуть бути тотожними i ïx проекцiï, якщо зйомка зроблена з рiзниx точок. Отримати ж два тотожних зшмки практично неможливо. Вщповщно, об'ект перенесений з одного фотозшмка на шший завжди буде мати проекцiю вщмшну вiд проекцiй iншиx об'ектiв зшмка на який його перенесено. Поряд зi спiввiдношенням сторiн такого об'екта, доцшьно враховувати його вiдноснi розмiрнi характеристики i кути розташування площин по вiдношенню до iншиx, поруч розташованих об'ектiв.
Наведена порядок анатзу грунтуеться на ретельному дослiдженнi основних характеристик зображень, змiнити яю за допомогою поширених засобiв редагування досить важко. У всякому раз^ досягнення комплексно!' вщповщносп частин зображення складеного зображення знаходиться далеко за межами можливостей серед-нього користувача. У разi виявлення ознак втручання у змют зображення файл i його тверда котя, якщо така е, повинш бути направленими на експертизу, де вони тддаються бшьш ретельному дослщженню.
Поряд з вiзyальним, для аналiзy змюту цифрових зображень можуть бути засто-сованими методи математичного, по-пiксельного анатзу ix змiстy. Вони базуються на принципах реатзованих в теxнологiяx фшсаци та первинноï обробки зображень в цифрових фотокамерах. Кобзева А. А. i Трифонова Е. А. стверджують, що будь-яка фальсифшащя цифрових зображень являе собою обурення матриц зображення [5, с. 184]. 1ншими словами при втручанш у змiст зображення за допомогою графiчниx редакторiв порушуеться система параметрiв пiкселiв, що формуеться матрицею ка-мери. Як вщомо, структурно матриця являе собою сукупнють дрiбниx одиниць — свiтловиx сенсорiв (фотодiодiв), розташованих у чiтко заданш послiдовностi. В ще-алi, кожен сенсор формуе один шксель свiтловоï iнформацiï. При цьому сенсор фш-суе тiльки iнтенсивнiсть свiтлового потоку. Для анатзу кольору i вщповщно надан-ня колiрниx характеристик зображенню, перед сенсорною матрицею розмщуеться матриця свiтлофiльтрiв, в якiй над кожним сенсором розмiщyеться свiй мшро-свгглофшьтр який пропускае свiтловi променi тшьки одного дiапазонy — червонi, сиш або зеленi (RGB). Таким чином свгглофшьтр пропускае на сенсор св^ло тiльки одного кольору з певною свгглосилою. Найчастiше в цифрових фотокамерах засто-совуеться матриця Байера яка включае червош, зеленi та сиш св^лофшьтри, розта-шованi групами по чотири пiкселя з яких два зелених i по одному синьому та черво-
171
Анал1з, синтез i поргвняння. ïx значенняу виявлент факту втручання...
ному розташованими по дiагоналi. При цьому кожен тксель сформованого зображення приймае тшьки один колiрний канал з трьох. I лопчним буде припустити, що наше зображення буде мати чггку послiдовнiсть зелених, червоних та сишх пiкселiв. Для формування повноцiнного кольорового зображення в цифрових фотокамерах застосовуеться метод штерполяцп. Вщсутня iнформацiя по кожному кольоровому канат заповнюеться (процесором само1 камери або програмою, яка iнтерпретуе данi вщ камери) шляхом iнтерполяцiï даних вщ сусiднiх пiкселiв. Таким чином, зображення яке не тддавалося змшам при аналiзi числових показникiв сусщшх пiкселiв по кожному з канатв буде представляти собою цифровi ряди, що зростають або зменшуються. В такому разi показники трьох пiкселiв розташованих послiдовно в одному цифровому рядi будуть взаемопов'язаними. Показник середнього шкселя буде дорiвнювати середньо-арифметичному двох крайшх чисел. У реальних зобра-женнях подiбнi закономiрностi повторюються по всш площинi. Якщо ж у рiзних дiлянках зображення закономiрностi рiзнi, е пiдстави вважати, що це частини рiзних зображень або ïx вiдноснi розмiри в кадрi змiнювався. При цьому повиннi врахову-ватися типи файтв i теxнологiï обробки, що застосовуються в конкретнiй цифровш фотокамерi при ïx формуваннi. Зрозумшо «сирЬ> файли формату RAW, отримаш за допомогою професiйниx або нашвпрофесшних фотокамер е найбiльш зручним варь антом для дослiдження.
Безумовно, таю дослщження можуть проводитися тiльки з використанням ком-п'ютерноï теxнiки та вщповщного програмного забезпечення. Необxiднiсть i доцшь-нiсть проведення даноï категори дослiджень вимагае пiдготовки вiдповiдниx фаxiв-цiв якi повиннi досконало волод^и не тiльки методами кримiналiстичного анатзу, але i знаннями в област фiзики, математики та iншиx наук, людей творчих, що пос-тшно пiдвищують рiвень своïx знань. Розробщ i вдосконаленню таких методiв дос-лiдження, безпосередньо, сприяють досягнення математики, фiзики, кiбернетики та iншиx наук.
Пщбиваючи пiдсумки, зазначимо:
— сьогодш цифрова фотографiя мiцно увiйшла, як у повсякденне життя суспшь-ства, так i в дiяльнiсть з розслщування злочинiв, ïï незаперечною перевагою перед плiвковою е гарантована можливють отримання фотознiмкiв з якiсними показника-ми достатнiми для вирiшення завдань, що стоять перед розслщуванням, в найкоро-тшi термiни;
— огляд i дослщження цифрових фотознiмкiв, як i шших об'ектiв в процеш проведення слiдчиx дiй та експертиз, базуеться на ïx ретельному аналiзi та синтезi, а також порiвняннi окремих складових;
— поширена точка зору про достатню легюсть внесення змiн до змiсту цифрових фотозшмюв, висувае перед кримшалютикою ряд взаемопов'язаних задач якi можна об'еднати в двi групи: розробка i вдосконалення методик фiксацiï i залучення до матерiалiв справ зображень, яю виключають ïx фальсифiкацiю та шдмшу; розробка i вдосконалення методик дослщження фотознiмкiв на предмет виявлення змш внесених до ïx первинного змюту;
— огляд i дослщження цифрових зображень на предмет виявлення факту втручання в ïx змют, може бути здшсненим шляхом вiзуального аналiзу ïx змюту, а також математичного (комп'ютерного, пошксельного) аналiзу змiсту файлiв;
172
— дослщження цифрових зображень е крошткою працею яка потребуе значних затрат часу i вимагае вiд експерта наявностi глибоких знань в областi кримшалюти-ки, математики, фiзики, кiбернетики та шших наук, а також високого рiвня володш-ня комп'ютерною технiкою i вiдповiдним програмним забезпеченням.
Список л^ератури
1. Дмитриев Е. Н. Судебная фотография: [Курс лекцш] / Е. Н. Дмитриев. —М. : «Юрилитинформ», 2009. - 392 с.
2. Компьютерные технологии в криминалистике: [Учебное пособие] / [С. М. Колотушкин, А. А. Сафонов, А. В. Кочубей]. — Волгорад: ВА МВД России, 2005. - 140 с.
3. Бирюков В. В. Цифровая фотография: перспективы использования в криминалистике: [Монография] / В. В. Бирюков. — Луганск: РИО ЛИВД, 2000. — 138 с.
4. Хани Фарид, Криминалистический анализ цифровых зображений / Фарид Хани // В мире науки: ежемесячный научно-информационный журнал. — М. — №. 9. — С. 68-73.
5. Кобзева А. А., Трифонова Е. А. Повышение эфективности метода обнаружения фальсификации цифрового изображения на анализе сингулярных чисел матрицы / А. А. Кобзева, Е. А. Трифонова // Труды Одесского политтехнического университета. — Одесса, 2008. — Вып. 1 (29). — С.183-190.
Бирюков В. В. Анализ, синтез и сравнение. Их значение в выявлении факта вмешательства в первичное содержание цифровых зображений / В. В. Бирюков // Ученые записки Таврического национального университета им. В. И. Вернадского. Серия: Юридические науки. - 2012. - Т. 25 (64). № 1. 2012. - С. 168-173.
В статье рассмотрены направления исследования цифровых изображений с целью выявления признаков, свидетельствующих о факте вмешательства в их содержание. Наряду с их визуальным, освещены основы по-пиксельного анализа электронных изображений на основе технологий их формирования матрицей камеры.
Ключевые слова: цифровая фотография, файл, источники доказательств, освещенность, контраст, матрица, фильтр Брайля Байера, каналы цветности, интерполяция, по-пиксельный анализ.
Biryukov V. Analysis, synthesis and comparison. Their significance in revealing the fact of interference in the primary content of digital still image / V. Biryukov// Scientific Notes of Tavrida National V. I. Vemadsky University. - Series : Juridical sciences. - 2012. - Vol. 25 (64). № 1. 2012. - Р. 168-173.
The article deals with the direction of the study of digital images for signs indicating the fact of interference in their content. In addition to their visual, lit-pixel basis for the analysis of digital images based on the technology of forming the matrix of the camera.
Keywords: digital photo file, sources of evidence, illumination, contrast, matrix, filter ВгаПк Bayer, kanali chroma, interpolation, for-pixel analysis.
Статья поступила в редакцию 08.04.2012.
173
