Bildmanipulation

Simpel-Software soll Fotofälscher aufspüren

Die Haut etwas straffer, die Brüste etwas größer - und noch schnell einen zusätzlichen Finger dazuzaubern? Digitale Bildbearbeitung ist mittlerweile kinderleicht. Ein französischer Informatiker hat nun ein Programm entwickelt, das solche Fotolügen schnell und einfach aufdecken soll.

Spiegel Online, 29.5.2010

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Ein Flamingo stakst durch den Rubenheimer Weiher auf dem Land irgendwo hinter Saarbrücken, im Safaripark Stukenbrock stehen Zebraesel herum, und im Ruhrgebiet haben Sprayer die unerträglich hässlichen Betonträger einer Haltestelle zu einem Mikado-Spiel umgesprüht - so interessant sah die Welt auf den Gewinner-Fotomontagen beim Wettbewerb für digitale Bildbearbeitung des Fachmagazins "Docma" aus. Software ermöglicht Hobby-Bildfälschern Spielereien in einer ganz neuen Qualität.

Was Freizeit-Bildbearbeiter ziemlich gut können, versuchen Profis auch: Da verschwand 2005 auf einem PR-Foto die Rolex vom Handgelenk des damaligen Siemens-Chefs, und das Magazin "Paris Match" ließ 2007 die Speckröllchen des französischen Präsidenten auf einem Urlaubsfoto verschwinden (siehe Fotostrecke in der linken Spalte). Solche Bildmanipulationen will der französische Informatiker Roger Cozien mit seiner Software Tungstene aufspüren. Die Zeitung "Libération" berichtet über die Software, die laut Cozien erkennen soll, wo in einem Digitalfoto nachgearbeitet wurde - und wie stark.

Das sind große Versprechen. Aber kann Software einfach so Bildfälschungen aufspüren? Wissenschaftler sind da nicht ganz so optimistisch wie der Entwickler. Mehrere von SPIEGEL ONLINE befragte Forscher auf dem Gebiet der Bildforensik kannten die Software und den Entwickler Cozien nicht. Das Programm ist nicht verfügbar, die auf der Web-Seite beschriebenen statistischen und physikalischen Methoden allerdings sind in der Forschung Standard. Roger Cozien demonstriert auf seiner Website die Anwendung von vier statistischen Methoden, mit denen kopierte, skalierte, rotierte und verschobene Bildelementen erkannt werden sollen.

Bildforensiker analysieren Wahrscheinlichkeiten - Gewissheit gibt es nicht

Der Informatiker Christian Riess von der Universität Erlangen-Nürnberg schätzt die Selbstdarstellung des Entwicklers so ein: "Die in den Beispielen genannten statistischen Verfahren sind Standard-Analysemethoden, die grob zwischen 2003 und 2006 veröffentlicht wurden. Aus wissenschaftlicher Sicht ist das der Standardkanon forensischer Methoden."

Neu wären an der Software - wenn sie arbeitet wie beschrieben - also nicht so sehr die Methoden, sondern die Bündelung in einem benutzbaren Software-Paket. Die Verfahren hat jedes Forschungsteam, das auf dem Gebiet arbeitet, schon irgendwie umgesetzt. Der Informatiker Matthias Kirchner von der Technischen Universität Dresden erläutert: "Bisher war die Bildforensik-Community eher auf die bloße Entwicklung von Algorithmen fokussiert und nicht so sehr auf das Bereitstellen von Tools für die breite Masse. Die vorgeschlagenen Methoden werden daher bisher eher anhand kleiner Testprogramme geprüft."

Die bekanntesten Methoden zum Aufspüren von Hinweisen auf Bildmanipulationen nutzen folgende Eigenschaften von Digitalfotos:

• Bildrauschen und Interpolationsmuster: Die meisten Sensoren in Digitalkameras produzieren Fotos mit einem typischen Filtermuster. Die lichtempfindlichen Zellen auf dem Sensor stellen immer nur für eine Farbe die Helligkeit fest - erst nachträglich wird der Farbwert für jedes Pixel unter Einbeziehung der Informationen umliegender Zellen errechnet. Auf welche Farbe die Zellen reagieren, legt das sogenannte Color Filter Array fest, eine Schicht zwischen einfallendem Licht und Bildsensor, die von Sensor zu Sensor unterschiedlich ist. Wie stark dieses Muster in Bilddateien noch vorhanden ist, gibt einen Hinweis darauf, wie sehr sie bearbeitet worden sind. Was allerdings genau angestellt wurde, wenn das Muster fehlt, lässt sich nicht so einfach sagen.
• Erkennen duplizierter Blöcke: Die einfachste Form der Bildretusche ist das Kopieren einiger Bildbereiche an eine andere Stelle. So arbeitet zum Beispiel der Reparaturpinsel bei der Bildbearbeitungs-Software Photoshop. Bildforensiker fassen mit statistischen Verfahren (Hauptkomponentenanalyse) mehrere Pixel zu Vektoren mit bestimmten Mustern zusammen. Wenn die Bildbearbeiter sich nicht besonders geschickt anstellen, lassen sich auf dieser Basis duplizierte Passagen erkennen.
• Beleuchtung: Diese Methode ist aufwendig - ein geübter Bildforensiker ermittelt hier mit Hilfe von Algorithmen, woher das Licht in der Aufnahme kommt. So können die Fotoprüfer Hinweise auf Bildpartien entdecken, die der Fälscher aus anderen Aufnahmen (mit anderen Lichtbedingungen) hineinkopiert hat.

All diese Verfahren können bestimmte Bildmanipulationen nicht mit letzter Gewissheit ermitteln. Sie helfen dabei, Wahrscheinlichkeiten abzuschätzen. Informatiker Christian Riess fasst die Möglichkeiten von Spür-Software so zusammen: "Sicherlich kann so ein Programm auch heute schon beim Aufspüren von Fälschungen durch einen Experten assistieren." Mehr aber nicht, denn bei der Bildforensik gibt es einige Einschränkungen:

• Es können nur Indizien für bestimmte Bearbeitungsmethoden aufgespürt werden - wer ein Foto anders manipuliert, muss die Software nicht fürchten. Riess: "Wer die aktuelle Literatur kennt, kann immer mit entsprechendem Mehraufwand Fälschungen erstellen, die nicht erkannt werden."
• Die Spür-Software erkennt bestenfalls, dass an einer bestimmten Stelle im Bild gearbeitet wurde. Was aber genau passiert ist, lässt sich nicht so einfach rekonstruieren. Bildforensiker Riess: "Wenn ein Busen vergrößert oder eine Falte geglättet wurde, dann mag man dies zwar in speziellen Fällen aufspüren können; man wird aber nicht herausfinden können, wie stark der Busen vergrößert wurde oder ob es sich um eine geglättete Falte oder aber eine verdeckte Schramme handelt."
• Bildfälscher können ihre Spuren verwischen. Informatiker Matthias Kirchner von der Technischen Universität Dresden: "Ein großes Problem ist im Allgemeinen die JPEG-Kompression nach der eigentlichen Manipulation, mit der relativ einfach sehr viele Spuren verwischt werden können, vor allem kombiniert mit einer Verkleinerung des Bildes. Hier würde ich auch entsprechende Schwachstellen bei der Software vermuten."

Die Spür-Software ist bestenfalls ein Tippgeber

Ob der Franzose Cozien diesen Tippgeber programmiert hat, ist trotz optimistischer Medienberichte nicht ausgemacht, solange sein Programm nicht verfügbar ist. Der Bildforensiker Kirchner urteilt: "Schön wäre es, wenn man auf der Website erfahren könnte, welche Algorithmen konkret umgesetzt wurden und es auch Einblick in den Programm-Code gäbe. In jetziger Form ist das Programm eher eine Black Box, auf deren Fähigkeiten man einfach vertrauen muss."

Abgesehen davon ist es nicht nur eine Frage der Software, welche Art der Bildbearbeitung eine Fälschung und welche zulässige Korrektur ist. Fast jedes Digitalfoto, das heute zu sehen ist, wurde in irgendeiner Form bearbeitet. Der Bildbearbeitungsexperte Doc Baumann hat in einem Essay die Grenze zwischen Bearbeitung und Manipulation so skizziert: "Die Eliminierung von Rausch- oder Komprimierungsartefakten greift nicht eigentlich in das Abbild ein, ebenso wenig wie nach dem Scannen das Retuschieren von Staubteilchen und Fasern - das Entfernen einer Telegrafenleitung oder einer Warze dagegen verändern das Bild selbst."