به آسانی تصاویر فتوشاپی،ساختگی،دستکاری و روتوش شده را با مِتُد ELA تشخیص دهید

در عصری به سر می بریم که دوربین ها پیشرفته تر، ارزانتر و در دسترس تر شده اند، همزمان دانش استفاده از نرم افزارهای ویرایشگر تصویر نظیر فتوشاپ نیز ساده تر و عمومی تر شده است. می توان اعتراف کرد که این روزها تشخیص تصاویر جعلی و واقعی به حدی دشوار شده که به آسانی نمی توان آنها را از هم تفکیک کرد. اما همیشه "سرنخ هایی در صحنه ی جرم باقی می ماند"، فقط باید آنها را یافت. همانند همیشه با شهر سخت افزار همراه شوید.

 

استفاده از ویرایشگر های تصویر فقط به خلق تصاویر جعلی محدود نمی شود، برخی خود را جوانتر و جذابیت می بخشند، برخی جانداران ماورالطبیعه خلق می کند. هدف هرچه که باشد، باید حقیقت را یافت. گاهاً فتوشاپیست های حرفه ای دست به خلق تصاویری می زنند که فاصله ای با واقعیت ندارند. همین تصاویر ساختگی گاهی سوژه خبرها، گاهی سوژه شبکه های اجتماعی و ده ها نوع بازتاب دیگر می شوند؛ از کشف موجودات فرا زمینی تا خبرهای ساختگی؛ هیچ چیز جلو دار تخیل و استعداد های آدمی نیست. همین ها باعث شده اند تا اگر با چشمان خودمان چیزی را نبینیم، نتوانیم به آن اعتماد کنیم. اما افراد باهوش و اهل فن سرنخ های خود را می یابند. با این حال هر فردی نمی تواند کاراگاه شود. پس چه باید کرد؟

معرفی ELA

Error Level Analysis یا "تجزیه و تحلیل سطح خطا" که به اختصار ELA خوانده می شود؛ روشی است برای تشخیص بخشهایی از تصویر که سطح فشرده سازی متفاوتی با سایر بخشهای همان تصویر دارند. از این تکنیک می توان به منظور تعیین تصاویر دستکاری شده با روش های دیجیتال نظیر فتوشاپ بهره گرفت. به منظور درک بهتر این تکنیک لازم است که از نظر فنی نگاهی داشته باشیم بر فشرده سازی تصاویر به سبک JPEG که رایجترین قالب ذخیره سازی تصاویر است.

 JPEG یا Joint Photographic Experts Group یک روش فشرده سازی تصاویر دیجیتال به صورت فشرده سازی با اتلاف(lossy) است. درواقع JPEG الگوریتم رمزنگاری است که با کاستن از داده ها، حجم نهایی فایل تصویری را کاهش می دهد. در این قالب سطح فشرده سازی را می توان بر اساس تعادلی میان اندازه و کیفیت تصویر، انتخاب کرد. مقیاس فشرده سازی داده ها در JPEG معمولاً 10:1 (10 به 1) است. در فشرده سازی با اتلاف، هر مقدار که سطح فشرده سازی بیشتر باشد؛ از کیفیت و حجم تصویر به میزان بیشتری نیز کاسته می شود. از این رو فشرده سازی در سطح خیلی زیاد، ایده آل نیست.

در الگوریتم JPEG تصویر به مربع های 8X8 پیکسلی تقسیم و انتخاب می شود، سپس هر مربع 8X8 بصورت مستقل  مورد فشرده سازی قرار می گیرد. از این رو یک تصویر دستکاری نشده می بایست تمامی پیکسل های 8X8 آن؛ سطح فشرده سازی برابری داشته باشد. با هر بار ویرایش و ذخیره مجدد تصاویر در فرمت JPEG ، تصویر یک بار دیگر فشرده سازی می شود.

تصاویری که بصورت دیجیتال دستکاری نشده باشند، می بایست تمامی مربع های 8X8 نرخ فشرده سازی تقریباً مشابهی داشته باشند. از این رو اگر بخشی از تصویر با روش های دیجیتال نظیر فتوشاپ تغییر یافته باشد، آن بخش نرخ فشرده سازی متفاوت از سایر بخش های تصویر خواهد داشت. اما این تفاوت در خود تصویر دیده نمی شود و به تحلیل با الگورتیم های خاصی نیاز است.

دستکاری تصویر و تحلیل آن

در آگوست 2007 دکتر Neal Krawetz فارغ التحصیل علوم کامپیوتر و متخصص امنیت، طی کنفرانس بلک هت (هکرهای کلاه سیاه)  ارائه بسیار جالبی با عنوان "ارزش یک تصویر" داشت که درباره تشخیص واقعی و یا دستکاری شده بودن تصاویر توسط  روشهای کامپیوتری نظیر فتوشاپ بود.

این پژوهشگر به بررسی روشها و تکنیک های مختلفی برای تشخیص دستکاری های صورت گرفته روی تصاویر پرداخت اما ELA یکی از ساده ترین و موثرترین آنها بوده که خود وی معرفی کرد. در سال 2010اPete Ringwood وب سایت "errorlevelanalysis.com" را بر مبنای همین روش راه اندازی کرد که به عنوان یک سرویس رایگان، هر کسی می توانست تصاویر خود  را برای تحلیل در این وب سایت آپلود و نتیجه آن را مشاهده کند. این سایت بعدهاً و بنا به دلایلی تعطیل شد. دکتر Neal Krawetz خود وب سایت "fotoforensics.com" را راه اندازی کرد که هنوز هم فعال است، این سرویس نیز رایگان بود و هر شخصی می توانست تصاویر خود را آپلود و با متد ELA تحلیل کند.

ELA روش بسیار موثری برای تشخیص تصاویر دستکاری شده است.  مکانیزم این تکنیک بدین شکل است که تصویر را یک بار با نرخ فشرده سازی 95% فشرده سازی و ذخیره می کند، سپس اختلاف آن را با تصویر اصلی ارزیابی می کند. بخش های دستکاری شده تصویر به آسانی در ELA  قابل تشخیص خواهند بود.

چگونه می توان از ELA استفاده کرد؟

در حال حاضر ELA یک ابزار آنلاین و تحت وب می باشد و با استفاده از این روش می توان به دستکاری های احتمالی تصویر پی برد. تحلیل نتیجه نیز ساده است؛ اگر بخش هایی از تصویر دستکاری شده باشند، نرخ سطح خطای آن بخش ها، با دیگر قسمت های تصویر متفاوت خواهد بود. بخش های روشن تر بیانگر آخرین تغییرات تصویر و بخش های شفاف بیانگر تغییرات متعدد بر روی آن قسمت ها هستند.

بررسی عملی

اولین گام، آپلود تصویر مورد نظر و یا ارائه لینک مستقیم آن در وب سایت fotoforensics است.

بر روی دکمه "Browse" کلیک و در پنجره ای که نمایش داده می شود؛ تصویر مورد نظر خود را از روی کامپیوتر و یا اسمارت فون خود انتخاب کنید، سپس برای ارسال و تحلیل تصویر کافیست تا بر روی دکمه "Upload File" کلیک کنید.

در تصویر فوق صورت وزغ تغییر یافته و چند سکه نیز به آن اضافه شده است، نتیجه ELA را ببینیم.

قسمت های مشکی و سفید خالص معمولا بیانگر دست نخورده بودن آن قسمت ها است. رنگ های تیره؛ فشرده سازی با حداقل نرخ خطا را نشان می دهند و از نظر دستکاری شده بودن، مشکلی ندارند.

ELA قسمت های دستکاری شده را به صورت روشن تری نمایش می دهد و رنگهای براق تری خواهند داشت و همان چیزی هستند که به دنبال آن هستیم.

با این حال باید در نظر داشت که در ELA ؛ لبه اشیاء را با لبه اشیاء و سطح اشیاء را با سطح اشیاء مقایسه کرد، چرا که کنتراست رنگ های متضاد موجود در برخی تصاویر می تواند گمراه کننده باشد، برای نمونه در تصویر زیر به دلیل تضاد بسیار زیاد لبه کتابها و نزدیک بودن آنها، در حالی که تصویر دستکاری نشده است؛ میزان ELA  بسیار زیاد است.

 همین تصویر را با مقداری دستکاری و ذخیره مجدد ببینید. هم از ELA ناشی از کنتراست کاسته شده و هم دستکاری به وضوح مشخص است.

دایناسور اضافه شده و کتاب های تغییر یافته کاملاً خود را در رنگ روشن نشان داده اند.

یک نمونه بسیار جالب دیگر بلیط بخت آزمایی است که برخی اعداد آن دستکاری شده اند.

همانطور که می بینید به سادگی مشخص شد که این تصاویر ساختگی است.

دستیابی به نتایجی بهتر و دقیق تر

دقت نتایج ELA مستقیماً به وضوح و کیفیت تصویر بر می گردد و از این رو سعی کنید که این آزمون را بر روی نمونه های با وضوح و کیفیت بالا انجام دهید. همچنین در نظر داشته باشید که با هربار ذخیره مجدد تصویر؛ از میزان ELA بخش های تغییر یافته کاسته می شود و ممکن است که با 20 بار ذخیره مجدد، بدرستی نتوان بخش های تغییر یافته را شناسایی کرد.

نکاتی در رابطه با متد ELA

در حالی که ELA  یک روش بی نظیر برای تشخیص دستکاری ها احتمالی است، برخی نکات احتیاطی نیز در مورد آن وجود دارد:

• تغییر یک پیکسل به تنهایی و یا تغییرات ناچیز رنگ، ممکن است به تغییرات چشمگیری در میزان ELA  منجر نشود.

• از آنجایی که JPEG بر روی تصویر به صورت مربع های 8X8 پیکسلی کار می کند، شاید نتوان پیکسل تغییر یافته در هر مربع را دقیقاً تعیین کرد.

• ELA  فقط نشان می دهد که چه بخشهایی نرخ فشرده سازی متفاوتی دارند، که می تواند ناشی از دستکاری باشد

• تغییر اندازه، تغییر رنگ و افزودن نویز و افکت به تصویر، می تواند به تغییر ELA کل تصویر منجر شود

• اگر تصویری به دفعات زیادی ذخیره مجدد شده باشد، احتمالاً ELA  واضح نخواهد بود( کاملا مشکی)

• حتی ذخیره کردن ساده تصاویر با فتوشاب باعث تغییرات محسوسی در ELA  می شود. همچنین بعید به نظر می رسد که برای تغییر اندازه ساده تصویر، کسی مستقیماً به سراغ ابزارهای حرفه ای نظیر فتوشاپ برود، از این رو احتمال دستکاری محتمل تر است.

با آزمون و خطا می توانید به متخصص تشخیص تصاویر فتوشاپ شده تبدیل شوید.