Digitaalisten kuvaväärennösten tunnistaminen JPEG-pakkausta hyödyntäen

Digitaalisten valokuvien muokkaamisesta on tullut hyvin helppoa ja yleistä, mikä on nostanut esille huolen valokuvien uskottavuudesta. Ongelman ratkaisuksi on esitetty erilaisia tekniikoita, joilla valokuvien aitoutta voidaan arvioida. Tarkastelen tässä tutkielmassa niin sanottuja passiivisia tekniikoita, jotka eivät edellytä kuvasta minkäänlaista ennakkotietoa, kuten vesileimaa. Vertailen viittä tällaista tekniikkaa laatimani neljä kohtaa käsittävän kriteeristön pohjalta. Vertailtavia ominaisuuksia ovat tarkkuus, tunnistetut muokkaustyypit, rajoitukset sekä vakaus vastatoimia vastaan. Vertailu osoittaa, että eräs merkittävimmistä tekniikoiden ongelmista on niiden huono toleranssi kuvan häviöllisen pakkaamisen suhteen. Koska häviöllisistä tallennusmuodoista käytetyin on JPEG, olen toteuttanut neljä valokuvien aitouden arviointimenetelmää, jotka hyödyntävät JPEG-pakkauksen ominaispiirteitä. Kolme tekniikoista on lähes sellaisenaan esitelty aiemmin alan kirjallisuudessa. Neljäs on oma muunnelmani yhdestä edellä mainituista. Kaksi menetelmistä hyödyntää JPEG-pakkauksen ytimeen kuuluvia diskreettiä kosinimuunnosta ja kvantisointia. Toiset kaksi puolestaan tarkastelevat JPEG-pakkauksen aiheuttamaa kuvan laatikoitumista. Tutkielman tarkoituksena on selvittää, ovatko useamman tekniikan avulla saavutettavat tulokset oleellisesti luotettavampia, kuin yksittäisellä menetelmällä saavutettavat. Esitän myös testitulokset, jotka olen saanut testaamalla tekniikoita laatimani kuva-aineiston suhteen. Testitulosten perusteella voidaan todeta, että useamman tekniikan avulla kuvan aitoudesta saadaan kokonaisvaltaisempi kuva, ja hieman useampia tilanteita saadaan todella katettua. Joiltain osin tarkasteltujen tekniikoiden toimintaedellytykset poikkeavat toisistaan, mutta kaikkien tekniikoiden kanssa törmätään kuitenkin lopulta samaan rajoitukseen. Merkittävin tekijä kuvaväärennösten onnistuneen tunnistamisen kannalta näyttäisi olevan ennen ja jälkeen kuvan muokkaamisen käytetyt pakkauslaadut. Onnistunut tunnistaminen edellyttää, että muokkaamisen jälkeinen laatu on ainakin jonkin verran muokkaamista edeltävää laatua korkeampi. Määriteltäessä JPEG-pakkauksen laatu asteikolla 1-100, näyttäisi 1-20 yksikön ero riittävän. Vaadittava ero on pienin pakkauslaadun korkeimmilla tasoilla. Muita vaikuttavia tekijöitä ovat muokkauksen tyyppi, kuvan sisältö sekä muokatun alueen koko.