历史中充斥着照片篡改的残迹。斯大林、毛泽东、希特勒、墨索里尼、卡斯特罗和勃列日涅夫都曾篡改照片——从创造更具英雄气概的姿势到抹去敌人或啤酒瓶。在斯大林时代，制作这种虚假图像需要在暗房里花费大量时间进行繁琐的工作，但今天任何拥有计算机的人都可以轻易地制作出非常难以检测的赝品。
几乎每个月都有新发现的欺诈图像登上新闻。例如，在二月份，一张获奖照片描绘了一群濒临灭绝的藏羚羊，它们显然没有受到附近高速列车竞赛的干扰，但后来被揭露是伪造的。这张照片在中国有争议的火车线路于 2006 年年中在爱国主义的喧嚣中开通后，出现在数百家报纸上。有些人立即注意到了一些奇怪之处，例如一些羚羊怀孕了，但没有幼崽，这本应是火车开始运行时的情况。当这张照片今年在北京地铁展出，并且其他缺陷也曝光时，例如两条图像拼接在一起的接合线，疑虑最终公之于众。摄影师刘卫青和他的报纸编辑辞职；中国政府新闻机构为分发该图像道歉，并承诺从其数据库中删除刘的所有照片。
在那个案例中，与许多最受关注的欺诈图像事件一样，造假行为是由警觉的人们研究图像副本并发现各种各样的缺陷而检测到的。但是，在许多其他情况下，用肉眼检查图像不足以证明存在篡改，因此必须采用更专业、基于计算机的方法——数字图像取证。
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我经常被要求为媒体、执法机构、法院和私人公民鉴定图像的真伪。每个要分析的图像都带来独特的挑战，需要不同的方法。例如，我使用了一种技术来检测图像上照明的不一致性，该图像被认为是两个人的合成图像。当呈现给我的图像是提交给在线钓鱼比赛的鱼的照片时，我寻找由调整大小引起的像素伪影。与图像的 JPEG 压缩（一种标准数字格式）相关的不一致性揭示了在软件权利纠纷中作为证据提供的屏幕截图中的篡改。
正如这些例子所示，由于图像和篡改形式的多样性，图像的法证分析受益于拥有广泛的工具选择。在过去的五年里，我的学生、同事和我，以及少数但不断增长的其他研究人员，开发了各种检测数字图像篡改的方法。我们创建每种工具的方法都始于了解图像的哪些统计或几何属性会受到特定类型篡改的干扰。然后，我们开发一种数学算法来揭示这些不规则性。接下来的几页上的方框描述了五种这样的取证技术。
图像的有效性可以决定某人是否入狱，以及声称的科学发现是革命性的进步还是会在整个领域留下黑暗污点的可耻欺骗。虚假图像可以左右选举，人们认为 1950 年参议员米勒德·E·泰丁斯选举失败就是如此，此前发布了一张篡改过的照片，显示他与美国共产党领导人厄尔·白劳德交谈。近年来，政治广告中出现了惊人数量的篡改照片，例如 2004 年初在互联网上散布的一份虚假报纸剪报，声称显示约翰·克里在 1970 年代的越南战争抗议活动中与简·方达同台。比以往任何时候都更重要的是，要知道何时眼见为实。
随处可见
伪造图像的问题在各种情况下都会出现。刘远非第一个因数字造假而丢掉工作并将其作品从数据库中删除的新闻摄影师。黎巴嫩自由摄影师阿德南·哈吉为路透社新闻机构拍摄了十年中东冲突的引人注目的照片，但在 2006 年 8 月，路透社发布了他的一张明显被篡改的照片。照片显示的是以色列轰炸后的贝鲁特，其中一些大量的烟雾显然是添加的副本。
布莱恩·瓦尔斯基于 2003 年被《洛杉矶时报》解雇，原因是他从伊拉克拍摄的一张照片出现在该报头版，但后来被揭露是由两张单独照片的元素组合而成，以获得更具戏剧性的效果。另一家报纸上一位眼尖的工作人员在研究图像以查看是否显示居住在伊拉克的朋友时，注意到图像中有人重复。新闻杂志《时代周刊》（1994 年 O. J. 辛普森的修改过的面部照片）和《新闻周刊》（2005 年玛莎·斯图尔特的头部放在一位更苗条的女性身体上）的篡改封面也同样引发了争议和谴责。
涉及图像的丑闻也震惊了科学界。首尔国立大学的黄禹锡及其同事于 2005 年在《科学》杂志上发表的臭名昭著的干细胞研究论文报告了该团队声称已制造的 11 个干细胞集落。对该案例的独立调查得出结论，其中九个是伪造的，涉及两个真实集落的篡改图像。迈克·罗斯纳估计，当他担任《细胞生物学杂志》的执行编辑时，多达五分之一的已接受稿件包含必须重新制作的图，因为存在不当的图像处理。
图像的真实性可能具有无数的法律含义，包括涉及所谓儿童色情制品的案件。2002 年，美国最高法院裁定，描绘虚构未成年人的计算机生成图像受宪法保护，推翻了 1996 年法律的部分内容，该法律已将联邦禁止儿童色情制品的法律扩展到包括此类图像。在 2006 年俄亥俄州瓦帕科内塔市的一次审判中，辩方辩称，如果州政府无法证明从被告计算机中查获的图像是真实的，那么他拥有这些图像是他的权利。我代表检察官在该案中作证，向陪审员介绍了现代图像处理技术的力量和局限性，并介绍了使用区分计算机生成图像和真实照片的技术对图像进行分析的结果。辩方关于图像不是真实的论点没有成功。
然而，一些州和联邦的裁决发现，由于计算机生成的图像非常复杂，因此不应要求陪审团确定哪些是真实的或虚拟的。至少一位联邦法官质疑即使是专家证人做出这种决定的能力。那么，当数字照片作为法律证据引入法庭时，我们又该如何信任它呢？
军备竞赛
方框中讨论的识别伪造图像的方法有可能恢复对照片的某种程度的信任。但是，毫无疑问，随着我们继续开发软件来揭露照片欺诈行为，伪造者将致力于寻找欺骗每种算法的方法，并且他们将拥有为合法目的而生产的越来越复杂的图像处理软件。虽然一些取证工具可能不太容易欺骗——例如，编写一个程序来恢复原始图像中预期的正确像素相关性很容易——但其他工具将更难规避，并且将远远超出普通用户的能力。前三个方框中描述的技术利用了图像形成过程中复杂而微妙的照明和几何属性，这些属性很难使用标准照片编辑软件进行校正。
与垃圾邮件/反垃圾邮件和病毒/反病毒游戏一样，更不用说一般的犯罪活动了，犯罪者和法证分析师之间的军备竞赛是不可避免的。然而，图像取证领域将继续使创建无法检测到的伪造品变得更加困难和耗时（但永远不是不可能的）。
尽管数字图像取证领域仍相对年轻，但科学出版商、新闻媒体和法院已开始接受使用取证来验证数字媒体的真实性。我预计，随着该领域在未来 5 到 10 年的发展，图像取证的应用将变得像物理法证分析的应用一样常规。我希望这项新技术，以及明智的政策和法律，将帮助我们应对这个激动人心——但有时令人困惑——的数字时代的挑战。
这个故事最初以“数字图像取证”为标题印刷