Цифровая фотография в криминалистике

Учебная дисциплина: Криминалистика БУЦ И.Н.

Цифровая фотография в криминалистике

До настоящего времени процесс изготовления фототаблиц в качестве приложений к заключениям экспертов представляет собой достаточно трудоемкую процедуру обработки негативных и позитивных материалов. Трудозатраты резко возрастают, если в ходе исследований применены специальные виды съемки. Применение традиционных фотографических методов требует значительного объема подготовительных работ (по составлению растворов, подбору экспозиции, режимов проявления и др.), что сказывается на сроках выполнения заданий. Вместе с тем в настоящее время получает практическую реализацию новый метод фотографической фиксации, основанный на цифровой технологии, что расширяет возможности судебно-исследовательской фотографии.

В последние годы ведущие фотографические фирмы активно занялись разработкой нетрадиционных способов фиксации визуальной информации, основанных на применении цифровой технологии. Это привело к появлению технических средств, которые, как ожидают специалисты, получат широкое распространение в будущем. Метод цифровой фотографии минует трудоемкий процесс экспонирования и обработки светочувствительных материалов, позволяет получить фототаблицу за короткое время, к тому же не требует подготовительных работ. В отличие от традиционной фотографии, где изображение воспринимается светочувствительным слоем фотопленки, в цифровой фотографии роль светоприемника выполняет электронная поверхность - ПЗС (прибор с зарядной связью) -линейка или ПЗС-матрица. Такой способ представления изображения дает возможность преобразовать объект съемки в вид, удобный для компьютерной обработки, и получить его копии (отпечатки) на широком круге носителей: жестком диске, компакт-диске, термобумаге, писчей бумаге. Современные средства печати позволяют получать изображения с хорошей передачей полутонов и с высоким разрешением, сопоставимым с разрешением фотографических материалов. Изображения, записанные в электронном виде, можно хранить длительное время, а при наличии автоматизированных систем поиска их нахождение в большом многодисковом архиве займет немного времени. Так можно хранить изображения натурных коллекций, фотографических картотек, других учетов криминалистического назначения.

Одновременно становятся доступными способы компьютерного улучшения исходного качества и преобразования изображений. Можно улучшить качество изображения за счет фильтрации, подавить фон и выявить слабовидимые признаки увеличением отношения сигнал/шум, повысить контрастность, резкость изображения. Данные операции позволяют увидеть и оценить (распознать) то, что слаборазличимо, а подчас и невидимо. При традиционной фотосъемке в невидимых лучах наводка на резкость затрудняется тем, что фотографический объектив формирует изображение на другом, нежели при съемке в видимой области, расстоянии, а изображение нельзя контролировать визуально. Трудно также правильно определить экспозицию, которая зависит от многих факторов. Ряд цифровых средств чувствителен и к невидимой области спектра, в частности к ближней инфракрасной, при этом весь процесс съемки может контролироваться визуально, на экране монитора.

Таким образом, цифровая технология дает для научно-исследовательской фотографии новые средства - цифровые - и позволяет существенно изменить и дополнить уже известные фотографические методы.

Цифровая фотография в криминалистике

Процесс цифровой фотографии заключается в получении цифрового изображения, его редактировании и печати копий на твердом носителе. Для этого разработаны специальные технические (фотографические) средства. К ним относятся цифровые устройства ввода, устройства вывода и устройства хранения изображений. Редактирование изображений осуществляется с помощью программных средств - графических редакторов. Наряду с использованием современных технологий получения изображений, ранее не рассматривавшихся в криминалистической литературе, способ цифровой фотографии вместе с тем не исключает применения уже известных методов традиционной криминалистической фотографии.

Как известно, методы в криминалистической фотографии подразделяются на запечатлевающие и исследующие. Первые служат для фиксации объектов, видимых глазом без применения специальных устройств. Вторые - в основном для выявления и фиксации деталей, цветовых и яркостных различий, не видимых глазом при обычных условиях. Для экспертов-криминалистов важны и те и другие методы. С помощью запечатлевающих методов осуществимы фиксация общего вида объектов криминалистических экспертиз, получение репродукций, получение стереоскопического изображения. К исследующим методам относятся цветоделительная и контрастирующая фотография, фотографирование в невидимых лучах, микрофотосъемка.

При работе с цифровыми изображениями появляются новые возможности обработки изображений и фотографические исследования могут быть проведены за короткое время, при этом отпадает необходимость в подборе специальных фотоматериалов и методов их обработки. В то же время отсутствие дополнительных аксессуаров к цифровым камерам пока не позволяет использовать их для некоторых специальных видов съемки, традиционно применяемых в криминалистике.

Цифровая камера (digital camera) относится к цифровым устройствам ввода (digital input device) и предназначена для получения полутоновых или цветных изображений объектов съемки. В отличие от традиционной фотографии, где изображение воспринимается светочувствительным слоем фотопленки, в цифровой фотографии роль светоприемника выполняет линейка или матрица ПЗС.

ПЗС-матрица - это микросхема, содержащая многочисленные равномерно распределенные рецепторы, преобразующие свет в электрические сигналы. В дальнейшем эти сигналы преобразуются в цифровое описание изображения для компьютерной обработки и печати. Производство матриц с безупречно точным расположением каждого рецептора относится пока к разряду трудоемких и дорогостоящих технологий, поэтому количественное увеличение рецепторов, прямо влияющее на разрешающую способность изображения, пропорционально увеличивает стоимость изделия. Полученное "скрытое" изображение с помощью специальных схем внутри камеры сохраняется на носителе. В качестве носителя может использоваться полупроводниковая память или магнитный диск.

В настоящее время производятся два типа ПЗС-матриц: сканирующие матрицы (называемые также линейками) - микросхемы, которые перемещаются параллельно плоскости объекта, и статические матрицы - неподвижные микросхемы, фиксирующие кадр одномоментно. Несомненным преимуществом фотокамер со статическими матрицами является возможность запечатления объектов в динамике и использования импульсных источников света. Однако недорогие камеры, использующие малогабаритные ПЗС-матрицы, имеют невысокую разрешающую способность.

К цифровым устройствам ввода помимо цифровых фотокамер можно отнести и сканеры (планшетные или проекционные). Для ввода плоских объектов (документов, поверхностных следов и др.) предпочтительнее использовать планшетные сканеры. Для ввода объемных, в том числе и крупногабаритных, предметов применяются цифровые фотокамеры и проекционные сканеры.

Принцип действия камер зависит от типа приемного устройства. Камеры на основе линейных ПЗС используют принцип полинейного сканирования изображения горизонтальными линиями. Для практической реализации данного принципа необходимо использовать источники света с непрерывным излучением в течение всего времени сканирования. Это сопряжено со значительным энергопотреблением и с повышенным тепловым фоном (к примеру, если используются лампы накаливания). Поэтому следует соблюдать осторожность при съемке объектов, чувствительных к воздействию высоких температур. По данной технологии сканирование может занимать несколько минут, что не дает возможности фиксировать движущиеся объекты, но позволяет получить высокое разрешение изображения при относительно невысокой стоимости микросхемы.

Так называемые three-shot камеры, также как и камеры на базе линейных ПЗС, пригодны лишь для фиксации неподвижных объектов, но при этом дают возможность получать цветные изображения и используют матричные ПЗС. Цветоделение проводят с помощью трех фильтров - красного, зеленого, синего. Съемка одного объекта производится 3 раза подряд с каждым из трех фильтров по отдельности. В результате получаются три полутоновых изображения, из которых в последующем формируется цветное изображение. При данном способе можно использовать импульсные источники света, включая лампу-вспышку, а также монохромные камеры для получения цветоделенных картин.

Оn-shot камеры действуют аналогично традиционным переносным фотокамерам и пригодны для получения цветных изображений перемещающихся объектов. Многие производители используют даже корпуса и объективы традиционных камер, изготавливая лишь цифровые приставки. Можно использовать импульсные источники света и короткие экспозиции.

Цветоделение осуществляется двумя способами - расчетно-цветным и трехматричным. В расчетно-цветном способе используется одна ПЗС-матрица с областями, имеющими полосковые фильтры (красный, зеленый, синий). На фотоэлементы каждой области попадает только один цвет. Далее принятое изображение интерполируется, и получается цветное изображение, в котором RGB-pixel рассчитывается от первоначальных пикселов с разрешением, равным разрешению матрицы (итоговое значение определяется сложением первоначальных значений в определенных пропорциях).

Трехматричный способ заключается в получении трех одинаковых полутоновых изображений, полученных цветоделением. В качестве цветоделителя часто используют призму. Свет в призме разделяется на три составляющие и направляется на три соответствующие ПЗС-матрицы. Описанный способ позволяет получать изображения с высоким разрешением, однако высокая стоимость технических средств ограничивает его распространение. Некоторые производители предлагают использовать матрицы с невысоким разрешением, а затем проводить программную интерполяцию для повышения качества изображений.

Цифровая фотография пригодна для фиксации объектов криминалистических экспертиз. При помощи устройств ввода возможно получение цифрового изображения высокого разрешения, которое после обработки в графических редакторах можно либо поместить непосредственно в текст заключения эксперта (без использования фототаблиц) либо вывести на печать отдельно (в форме фототаблиц). Во втором случае качество печати за счет применения специальных бумажных носителей и принтеров может быть существенно повышено.

Цифровая технология расширяет исследовательские возможности судебной фотографии. Использование компьютерной обработки значительно повышает наглядность при выявлении слабовидимых и невидимых следов, изучении залитых, зачеркнутых записей, установлении способа изменений и восстановлении первоначального содержания документов. Для этих целей может использоваться широкий спектр компьютерных фильтров из графических редакторов.