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SCIENTIFIC AMERICAN June 2008

How Experts Uncover Doctored Images

偽造を見破るデジタル画像鑑定

By Hany Farid H. ファーリッド
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History is riddled with the remnants of photographic tampering. Stalin, Mao, Hitler, Mussolini, Castro and Brezhnev each had photographs manipulated―from creating more heroic-looking poses to erasing enemies or bottles of beer. In Stalin’s day, such phony images required long hours of cumbersome work in a darkroom, but today anyone with a computer can readily produce fakes that can be very hard to detect. われわれの歴史は偽造写真に満ちている。スターリンも毛沢東も,あるいはヒトラーやムッソリーニ,カストロ,ブレジネフも,写真を捏造した前科があるのだ。英雄然としたポーズをでっちあげた写真から,敵やビール瓶を消去する程度のものまでさまざまだ。スターリン時代の捏造は,暗室の中で長時間を要する面倒な作業だったが,いまはコンピューターがあれば真偽を見分けられないほどの画像を誰もが作り出せるようになった。
Barely a month goes by without some newly uncovered fraudulent image making it into the news. In February, for instance, an award-winning photograph depicting a herd of endangered Tibetan antelope apparently undisturbed by a new high-speed train racing nearby was uncovered to be a fake. The photograph had appeared in hundreds of newspapers in China after the controversial train line was opened with much patriotic fanfare in mid-2006. A few people had noticed oddities immediately, such as how some of the antelope were pregnant, but there were no young, as should have been the case at the time of year the train began running. Doubts finally became public when the picture was featured in the Beijing subway this year and other flaws came to light, such as a join line where two images had been stitched together. The photographer, Liu Weiqing, and his newspaper editor resigned; Chinese government news agencies apologized for distributing the image and promised to delete all of Liu's photographs from their databases. 最近では,“ニセ画像”の発覚がたびたびニュースをにぎわしている。今年の2月には,賞を獲得した写真が実は捏造だったことが判明した。そこには開通した中国の鉄道が走るすぐそばを,絶滅に瀕するチベットカモシカの群れが一糸乱れず駆け抜ける姿が写されていた。愛国的な宣伝の下,問題の鉄道が2006年半ばに開業すると,この写真は中国国内の何百もの新聞の紙面を飾った。
 ただ,少数の人は奇妙な点にすぐ気付いた。鉄道が開業した季節を考えると,妊娠中のカモシカが何頭か写っているのは不自然で,本来ならすでに生まれた子ジカが写っているべきだ。今年になって,同じ写真が北京の地下鉄で使用されたのをきっかけに,この写真に2枚の写真を継ぎ合わせたときにできる「接合線」が存在することが明らかになった。その後,撮影者である劉為強(Liu Weiqing)と新聞の編集者は辞任し,中国政府系の各通信社はこの偽造画像の配信について謝罪したうえ,同氏の写真をすべてデータベースから削除すると発表した。
In that case, as with many of the most publicized instances of fraudulent images, the fakery was detected by alert people studying a copy of the image and seeing flaws of one kind or another. But there are many other cases when examining an image with the naked eye is not enough to demonstrate the presence of tampering, so more technical, computer-based methods―digital image forensics―must be brought to bear. これまでに明るみに出た他の偽造写真と同じく,この事件も画像におかしな点がないかを用心深く調べた人々が捏造を暴露した。だが,肉眼で画像を調べるだけでは偽造を証明できない事例が多く,コンピューターによる解析技法,すなわち「デジタル画像鑑定」を利用する必要がある。
I am often asked to authenticate images for media outlets, law-enforcement agencies, the courts and private citizens. Each image to be analyzed brings unique challenges and requires different approaches. For example, I used a technique for detecting inconsistencies in lighting on an image that was thought to be a composite of two people. When presented with an image of a fish submitted to an online fishing competition, I looked for pixel artifacts that arise from resizing. Inconsistencies in an image related to its JPEG compression, a standard digital format, revealed tampering in a screen shot offered as evidence in a dispute over software rights. 私は報道機関や捜査当局,裁判所,一般人からもしばしば画像鑑定を依頼される。解析する画像はそれぞれ独自の難題を突きつけ,異なる解析手法が必要になる。例えば,2人の人物を合成した疑いのある画像には,光源方向の不一致を検出する手法を使い,インターネット上の魚釣りコンテストに提出された魚の画像には,サイズ調整によって生じる不自然な痕跡を探した。ソフトウエアの著作権を巡る係争で証拠として提示された画面の画像については,画像の標準的なフォーマットであるJPEG圧縮における不整合から改ざんが発覚した。
As these examples show, because of the variety of images and forms of tampering, the forensic analysis of images benefits from having a wide choice of tools. Over the past five years my students, colleagues and I, along with a small but growing number of other researchers, have developed an assortment of ways to detect tampering in digital images. Our approach in creating each tool starts with understanding what statistical or geometric properties of an image are disturbed by a particular kind of tampering. Then we develop a mathematical algorithm to uncover those irregularities. こうした事例が示すとおり,画像の種類や偽造の手法が多岐にわたるため,画像鑑定では多種多様なツールを活用している。私は学生や同僚に加え,小規模だが増えつつある調査グループと協力し,過去5年間にわたってデジタル画像の改ざんを検出するさまざまな手法を開発してきた。ツール作成にはまず,デジタル画像中の統計学的あるいは幾何学的特性が,偽造の種別によってどのように変化するかを把握する。そして,改ざんによって現れる不規則性を見つけ出す数学的アルゴリズムを開発する。
The validity of an image can determine whether or not someone goes to prison and whether a claimed scientific discovery is a revolutionary advance or a craven deception that will leave a dark stain on the entire field. Fake images can sway elections, as is thought to have happened with the electoral defeat of Senator Millard E. Tydings in 1950, after a doctored picture was released showing him talking with Earl Browder, the leader of the American Communist Party. Political ads in recent years have seen a startling number of doctored photographs, such as a faux newspaper clipping distributed on the Internet in early 2004 that purported to show John Kerry on stage with Jane Fonda at a 1970s Vietnam War protest. More than ever before, it is important to know when seeing can be believing. 偽造画像が選挙結果を左右することもある。1950年に上院議員タイディングス(Millard E. Tydings)が落選した原因は,米国共産党の党首ブラウダー(Earl Browder)と会談しているように見える捏造写真が公開されたためだと考えられている。近年の政治広告は驚くべき数の“いかさま写真”にあふれている。2004年初めにインターネット上にばらまかれたニセの新聞の切り抜き記事には,米民主党大統領候補だったケリー(John Kerry)が,1970年代のベトナム反戦運動でジェーン・フォンダとともに壇上に上がっている姿があった。「百聞は一見にしかず」というが,それがいつも正しいかどうか,現在ほど問われる時はない。