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Automatisierter Bild-Detektiv

(14.2.17) Dass zuletzt immer mehr manipulierte Abbildungen in Forschungsartikeln aufgeflogen sind, ist eine leidige Tatsache. Ob Schönheitskorrekturen oder vorsätzliche Täuschung – mit der Detektiv-Software „InspectJ“ möchte Holger Lorenz aus Heidelberg „nachbearbeitete“ Bilder als solche identifizieren.
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© Holger Lorenz

Da hat doch jemand gepfuscht! – Um die neusten Erkenntnisse zu belegen, schmücken Autoren ihre Ergebnisse in Publikationen auch mal unzulässig aus. Oft davon betroffen ist wissenschaftliches Bildmaterial. Zellbiologe Holger Lorenz vom Zentrum für Molekulare Biologie der Universität Heidelberg (ZMBH) hat es sich zur Aufgabe gemacht, solche Bilder auf ihre Echtheit zu überprüfen. Weil das aber sehr anstrengend sein kann, wollte Lorenz es sich selbst und anderen einfacher machen – und hat zusammen mit seinem Teamkollegen Aliakbar Jafarpour eine Bildanalyse-Software namens „InspectJ“ entwickelt.

 

Laborjournal: Herr Lorenz, Ihr kürzlich erschienenes Programm InspectJ soll manipuliertes Bildmaterial entlarven. Wie funktioniert das?

Holger Lorenz: Wenn in einem Bild herum manipuliert wurde, hinterlässt das in der Regel Spuren, die man auf den ersten Blick selten erkennt. InspectJ kann diese Schwächen sichtbar machen, indem es verschiedene Routinen durchläuft. Mit Routinen sind Abläufe der Bild-Prozessierung gemeint, wie etwa den Kontrast erhöhen, die Intensitäten verändern oder unterschiedliche Farben im Bild verwenden. Der Benutzer sitzt dabei vor seinem Rechner, kann diesen Ablauf wie einen Film anschauen und sieht recht schnell, wenn etwas nicht in Ordnung ist. Das ist der eine große Teil des Programms. Der andere besteht darin, dass die Software anschließend harte Fakten liefert: Wurde zum Beispiel durch Copy and Paste etwas eingefügt oder kloniert? Wenn Objekte zweimal in demselben oder in unterschiedlichen Bildern vorkommen, nummeriert InspectJ die Klone durch und liefert reproduzierbare Analyseergebnisse.

 

 Bildanalyse in InspectJ. Original-Fluoreszenzbild (links) mit dem Ergebnis von InspectJ (rechts) – Alle Zellen wurden nummeriert und Brüche im Bild sind klar sichtbar. Klone sind mit weißen Kreisen oder Vierecken markiert. (ZMBH, Imaging Facility) 

 

Und das Programm kann mit jedem Bildmaterial arbeiten?

Lorenz: Letztlich ja. InspectJ läuft nur mit ImageJ oder Fiji, aber jedes Bildformat, das mit diesen beiden frei verfügbaren Grundprogrammen geöffnet werden kann, kann auch untersucht werden. Weil wir aber Wissenschaftler sind, haben wir unseren Fokus natürlich auf wissenschaftliches Bildmaterial gelegt und haben Standardbilder aus der Lichtmikroskopie, Elektronenmikroskopie, aus Blot-Verfahren oder Agarose-Gelen getestet. Aber um das klar zu sagen: Das Programm könnte auch ein Fotojournalist verwenden.

 

Da würde das auch funktionieren?

Lorenz: Selbstverständlich. Wenn es Brüche im Bild gibt, die mit dem Auge nicht direkt sichtbar sind, kann die Software helfen, diese Schwachstellen herauszukristallisieren und sichtbar zu machen. In Kursen zur Bildbearbeitung nehme ich gerne Fotos aus den Nachrichten. Da passiert eine Menge, man sieht viele Manipulationen heutzutage.

 

Das Programm scheint ja einiges drauf zu haben. Gibt es etwas, was es nicht kann?

Lorenz: Um es konkret zu sagen: Ein perfekt manipuliertes Bild erkennt auch diese Software nicht. Das würde aber auch keine andere tun. Ironischerweise ist der Grund, warum wir immer noch Manipulationen detektieren, eben der, dass die Leute es noch nicht gut genug hinkriegen.

Ein weiterer Punkt ist die Komplexität des biologischen Bildmaterials. Die Bilder sind weder einheitlich, noch sind die Proben perfekt. Deshalb ist die Software nicht als Hochdurchsatz- oder Mitteldurchsatz-Tool geeignet. Um die Vielzahl verschiedenster biologischer Bilder beurteilen zu können, muss erst das menschliche Auge drauf schauen. InspectJ hilft dann, alles Weitere zu erkennen und durch reproduzierbare Fakten wie etwa Zahlen zu stützen.

 

Wie hat alles mit InspectJ begonnen? Gab es einen Schlüsselmoment, der das Projekt ins Rollen gebracht hat?

Lorenz: Mein Team und ich betreiben die Imaging Facility am ZMBH. Zu unseren Hauptaufgaben gehört es, permanent Bilder anzuschauen. Dabei wollen wir natürlich auch wissen, ob die Bilder, die wir nicht selber gemacht haben, in Ordnung sind. Außerdem passierte es immer mal wieder, dass Leute zu mir gekommen sind, und gesagt haben: ‚Ich lese gerade diesen wissenschaftlichen Artikel. Guck‘ dir das Bild mal an, da ist was nicht in Ordnung – ich finde, das sieht irgendwie komisch aus.‘ Was dann folgt, können Sie sich wie eine Art Detektivarbeit vorstellen. Das, was in InspectJ automatisch abläuft, musste ich mühsam händisch an bestimmten Softwares ausprobieren. Ich habe mich dann gefragt, ob ich das nicht automatisch in einem Programm machen könnte. Das war sozusagen die Idee. Letztlich haben wir dann überlegt, ob das programmiertechnisch realisierbar ist – und ja, es ging!

 

Konnte denn schon jemand erfolgreich Manipulationen mit InspectJ aufdecken?

Lorenz: Das Feedback, das wir bekommen, geht häufig in die Richtung, dass irgendeine Gruppe darüber berichtet, mit unserer Software Bilder getestet zu haben. Was dabei herausgekommen ist, weiß ich nicht. Das interessiert mich letztendlich auch nicht. Ich möchte auch noch mal ganz klar sagen, dass InspectJ kein sogenanntes Blame Tool ist, um zu zeigen, dass jemand betrogen hat. Es soll einfach nur erkennen, ob die Abbildung in Ordnung ist – und wenn nicht, die Möglichkeit eröffnen, ins Gespräch zu gehen. Und das nicht erst nach der Publikation, wenn es schon zu spät ist.

Hier im Haus haben wir eine Bilddetektivin, Jana Christopher, die mit ihrer eigenen Firma Abbildungen für renommierte Journale überprüft (siehe auch LJ online-Editorial vom 28.7.2014). Sie arbeitet mittlerweile auch mit unserer Software und hat damit schon manipulierte Bilder identifizieren können.

 

Also ist InspectJ auch für Fachjournale interessant. Können Sie sich vorstellen das Programm kommerziell zu vertreiben?

Lorenz: Ich muss gerade wieder schmunzeln. Alle, die uns jetzt kontaktieren, fragen sofort, wie viel es denn kosten würde und wie man da dran käme. Ich habe das Gefühl, wir sind da viel zu naiv dran gegangen und dadurch, dass wir es verschenken, nehmen wir fast ein bisschen Wert von dem Produkt – was aber nicht der Fall ist, denn es ist in meinen Augen eine hervorragende Software. Wir haben über eine Kommerzialisierung gar nicht nachgedacht. Es ist ein freier Quellcode. Wenn es jemand gibt, der das gerne verpacken und verkaufen möchte – nur zu, es ist ein Geschenk.

 

Ist das Projekt InspectJ damit jetzt beendet? Oder gibt es Zukunftspläne?

Lorenz: Dadurch, dass wir es in einer YouTube-Wiedergabeliste anbieten, haben wir viele Freiheiten, neue Ideen einfach hinzuzufügen. Und ja, bald wird es eine Zusatzsoftware geben.

 

Und wie wird die dann aussehen?

Lorenz: Es war mir gar nicht so bewusst, dass es Leute gibt, die dasselbe Bildmaterial mehrmals in verschiedenen Publikationen verwenden. Sie nehmen dann beispielsweise die obere linke Ecke für das erste Paper, die untere rechte Ecke für das zweite, und so weiter. Das heißt, es werden Sachen wiederverwertet, die eigentlich nicht für das entsprechende Projekt gemacht wurden – also eine echte Manipulation. Wenn man mehrere Bilder überlagert und es da zu Überschneidungen kommen sollte, wird es InspectJ mit der Zusatzsoftware wunderbar zeigen können.

 

Aber trotzdem muss man die Bilder aus unterschiedlichen Papern manuell auswählen, oder?

Lorenz: Ja. Der menschliche Faktor wird nicht wegfallen. Eine komplette Automatisierung ist meiner Meinung nach aufgrund der Komplexität des biologischen Bildmaterials nicht möglich. Es muss immer erst einen Verdachtsmoment geben.

 

Eine letzte kleine Frage zum Schluss: Wofür steht eigentlich das „J“ in InspectJ?

Lorenz: Das „J“ ist nicht etwa eine Initiale für einen Namen, sondern ein Bezug auf die Programmiersprache. Es steht dafür, dass die Software in Java geschrieben wurde. Wir haben absichtlich eine einfache Sprache gewählt, damit auch Leute ohne Programmiererfahrung damit arbeiten können. Es war uns extrem wichtig, das alles nicht zu verkomplizieren, weil es nicht notwendig ist. Wir wollten es so simpel wie möglich halten, denn auch diese einfache Sprache erfüllt absolut das, was wir machen wollten: Nämlich die Inspektion von Bildern.

Interview: Juliet Merz



Letzte Änderungen: 08.03.2017

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