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数字视频真实性鉴定相关问题研究 信息网络安全公安部重点实验室上海辰星电子数据司法鉴定中心 蔡立明
摘要：随着科学技术的日益发展，电子数据证据日益发挥着重要的作用，数字视频是典型的一种电子数据证据，鉴定数字视频的真实性，即鉴定数字视频的内容是否被编辑、篡改，是否造假，对确保这类电子数据证据的可靠性有着极其重要的意义。本文较详细地阐述了视频资料真实性鉴定的步骤以及在鉴定过程中应注意的问题，介绍了一些视频资料篡改检测的技术方法，最后对数字视频真实性鉴定提出一些建议。
关键词：电子数据数字视频真实性鉴定
一、引言
电子数据证据是以电子形式存在的、用作证据使用能够证明案件真实情况的一切材料及其派生物。数字视频的视觉时空最逼真地类似于人们生活中的社会空间，其形象性强、信息量大，是一种典型的电子数据证据。然而数字视频也拥有电子数据证据脆弱性的特点，在数字视频生成储存传输的过程中，其内容信息容易被篡改。因此，对于数字视频真实性的鉴定就显得尤为重要。本文从实际鉴定工作出发，较为详细地阐述了视频资料真实性鉴定的步骤以及在鉴定过程中应注意的问题，其次介绍了一些视频资料篡改检测的技术方法，最后对数字视频真实性鉴定提出一些建议。
二、数字视频资料真实性鉴定步骤
（一）准备工作
通常在收到检材数字视频资料后，首先应检查检材视频是否适于播放。如发现视频有损坏，无法正常播放，应及时通知委托方，协商处理办法。另外检查委托方提供的检材视频的录制设备及附件是否完整，工作是否正常，是否适于放像和录像。如发现提供的视频设备无法或不适于放像和录像，应及时通知委托方，协商处理办法。
（二）数字视频采集
数字视频一般分视频和音频两部分信号，视检材视频和采集设备情况，可同时进行采集，也可分别进行采集。数字视频采集方法包括连接线采集和计算机复制采集，使用连接线采集时，通过连线连接放像设备和采集设备，应选用高质量的连接线和转接头，连接线不宜过长，选用高质量的采集设备，并设置适当的采集参数，尽量选用录制检材的视频设备或高质量的放像设备或软件放像，必要时进行适当调节，以获取最佳的视频输出。
计算机复制采集则比较简单，直接将检材数字视频复制到计算机上即可，必要时通过适当的格式转换软件，或用适当的播放软件放像进行单帧采集或屏幕采集，将检材视频的视频转换成分析系统能够接受的格式。有时在做视频真实性鉴定时需对音频信号单独做真实性分析，这时就需要对视频检材进行音频分离，通过适当的视频编辑软件，提取音频通道信号，形成独立的数字音频。采集的视频、音频文件格式应能够被视频处理分析系统所接受，或能够在不损失视频和音频质量的情况下转换为视频处理分析系统所能接受的格式。
另外需注意的是，在进行数字视频采集时，应对采集的视频进行检查或校验，保证其没有失真。
（三）分析方法
1.数字视频的文件属性检验
数字视频的文件属性检验主要包括检验数字视频的文件名、格式、大小、时长、帧频率、采样率、声道数、创建时间、修改时间等文件属性信息，将这些信息与委托声称的录制情况进行比对，判断是否存在不符合之处。在检验数字视频文件本身的文件属性的同时，也应检查数字视频设备中的其它视频文件属性，比较两者的关系，判断两者是否存在矛盾。
2.数字视频的分析
综合应用视觉检验、听觉检验、波形分析等方法，通过看图像、听声音、测信号等方式，对检材数字视频中的音频、视频和单幅画面进行全面的综合性检验。
选用适当的播放方式和播放设置，高质量播放检材数字视频中的视频和音频，必要时采用单帧（场）放像或提取单帧（场）画面图像。在数字视频中单帧（场）画面主要分析画面反映的内容、视场、角度、图像的清晰度、反差、色调、图像缺陷及成像物边缘、成像物的亮斑、阴影、光强分布关系、成像物透视关系以及成像物景深关系等多种情况。在必要时，应借助图像处理、录音处理等方法，改善检材视频中视频、音频和单幅画面的质量，突出重点检验对象。
对数字视频进行视频分析时，应检验数字视频与其前后视频的联系，检验时间计数的连续性以及帧数与时间的关系，同时对视频中运动人、物变化的连续性、固定物体的一致性等进行检验。在检验视频内容的同时，也应注意对视频的色温、对比度、亮度的变化情况、光线（照）的变化情况、画面的跳跃、闪烁情况以及画面中光电器件缺陷导致的稳定的亮点和黑点等一些情况进行检验，另外，还应注意视频画面与声音的关联性（如口型等）。
若发现检材视频在画面和声音的连续性上有异常的，或检材视频中出现画面突然闪烁、跳动，信号出现脉冲和丢失现象的，或检验情况与检材视频形成陈述存在矛盾，或发现存在其他异常现象的，应对上述存疑部位进行标记（可用时间计数），需分析其形成原因。视需要，应通过模拟实验分析等方法对检材视频进行进一步检验，分析其形成的原因。
3.检材视频的模拟实验分析
为了能够对一些异常现象进一步检验分析，需要使用声称的录制检材视频设备，制作模拟实验样本，将实验样本与检材视频进行比较检验，从而找出异常现象存在的原因。
在录制实验样本的过程中，录制条件应尽量与检材视频的录制条件保持一致。通常录制视频设备操作产生的信号，例如“暂停”、“停止”等操作有可能导致检材视频中产生某一特殊现象的操作信号以及一些设备噪声信号，通过多次录制同一信号，以考察其稳定性和变化情况。另外，也可通过录制实验样本考察其文件属性的变化规律。
将录制的数字视频采集到鉴定工作站上，通过视觉检验、听觉检验、文件属性检验等方法对检材视频与实验样本进行比较检验，判断检材视频中出现的特殊信号是否由声称的录制检材视频的设备所导致，也可去判断检材视频中出现的特殊信号与声称的设备操作情况是否相符。通过比较检验，找出检材视频存在异常现象的原因。
（四）鉴定结论
根据委托要求，结合案件情况及检材视频的形成描述，对在检验过程中发现的检材视频原始性情况、画面的合理性及视频和音频的连续性和关联性情况、视频和音频是否有异常现象或特殊信号、检验结果与检材视频的形成陈述是否存在矛盾等各种现象及形成原因进行系统分析，综合判断检材数字视频是否经过篡改处理，并做出相应的鉴定结论。
三、一些数字视频篡改检测技术方法
相对于数字图像篡改检测，数字视频的获取设备以及编辑软件的普及度较低，因此针对数字视频的取证技术也起步较晚，国内外对视频篡改检测的技术方法并不多。
目前国外已有人提出了一些数字视频篡改检测技术方法，在做数字视频真实性鉴定的过程中，可参考使用这些技术方法。
一种篡改检测方法是视频图像双重压缩篡改检测方法。在MPEG视频文件中，使用I、P、B帧的编码方式对视频文件进行压缩，I帧是关键帧，只依赖于自身信息进行JPEG压缩编码，P帧依赖于前面的I帧或P帧的运动估计和运动补偿编码，而B帧则利用过去、将来或者同时利用过去和将来的I帧或P帧作运动估计，再按类似于P帧的方式进行编码。当视频文件受到篡改时，可能会发生帧丢失。通过计算MPEG视频流中每个P帧的运动误差以及全部帧的平均运动误差，观察运动误差中周期性的噪声，可以确定是否发生篡改。
另一种篡改检测方式是利用模式噪声对数字视频进行篡改取证。由于成像传感器存在的非理想性，在成像过程中必然会产生设备噪声，并被添加到每一帧视频中，而来自同一台摄像机拍摄的视频所包含的噪声存在着相关性。通过一些滤波器提取待检测视频帧中的噪声信息，计算一段视频中的每帧噪声，取平均值，从而建立模式噪声。当一段视频遭受篡改处理时，通过比较待鉴别帧的噪声与模式噪声之间的相关性，就可确定视频是否经过篡
改，并可确定篡改的位置。
四、总结
目前许多研究都侧重于数字图像，相对于数字图像真实性鉴定，数字视频真实性鉴定的研究起步较晚。对于现在提出的一些数字视频篡改检测技术方法在技术实现上还面临较大困难，其中较为突出的一个问题是由于数字视频来源的多样性和内容的复杂性，导致目前多数视频篡改检测算法针对性过强，适应性较弱，往往只针对某种特定的篡改类型，无法应对多种篡改联合伪造。
随着数字摄录设备的普及、存储成本的降低以及编辑软件的日益强大，数字视频正逐渐成为人们保存数据的重要手段，也被越来越多的作为重要的电子数据证据在法庭上使用，如何更好地鉴定数字视频的真实性变得越来越重要，因此，对于数字视频真实性鉴定的研究仍需要进一步加强。
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