Техника криминалистической цифровой фотографии

При съемке с камерами, использующими ПЗС-линейки, необходимо помнить о непрерывности освещения во время сканирования изображения. В качестве доступных источников света для фиксации общего вида объектов криминалистических экспертиз можно рекомендовать набор ламп дневного света.

В технологии цифровой фотографии по аналогии с традиционным фотопроцессом можно выделить следующие основные этапы: подготовка к съемке, экспозиция, обработка и получение фотоизображения на прозрачной или непрозрачной (бумажной) основе.

На первой стадии, помимо установки освещения и визуального определения интервалов яркостей, следует оценить объект съемки и выбрать необходимое оборудование. Правильный выбор оборудования позволит с наименьшими затратами получить требуемое изображение. Например, для получения репродукций таких объектов криминалистических экспертиз, как документы, целесообразнее использовать не цифровую камеру, а планшетный сканер. Вместе с тем, если в документе требуется выявить детали (удаленные записи, вдавленные штрихи), планшетный сканер вряд ли пригоден вследствие ограниченных возможностей в подборе режимов освещения, спектральной фильтрации. На подготовительном этапе необходимо учесть согласованность по спектральным характеристикам источника света и ПЗС-матрицы устройства ввода.

На следующей стадии осуществляется собственно фотосъемка объектов: предметов, документов, материалов, веществ, объемных или поверхностных следов.

После проведения экспонирования на светочувствительной поверхности приемника образуется скрытое электронное изображение, которое может быть сохранено во встроенной памяти цифровой камеры или введено непосредственно в графическую станцию с помощью дополнительного интерфейса. Последний способ используется при съемке студийными камерами, сканировании планшетными и проекционными сканерами. В случае, когда изображения сохранены в формате устройств ввода (во внутренней памяти цифровых репортерских и любительских камер), ввод их в графическую станцию может быть отложен до получения серии кадров.

Третья стадия заключается в обработке (редактировании) изображения. Редактирование изображения проводится в специальных прикладных программах - графических редакторах и является ответственным этапом работы эксперта. Редактирование заключается в коррекции тоновых и цветовых характеристик изображения, улучшении качества изображения с помощью фильтров и других процедур, подготовке изображения к печати.

На заключительной стадии изображение выводится на бумажный или пленочный носитель при помощи принтера. Предназначенные для архивного хранения изображения (архивные копии) могут быть сохранены на электронном носителе большой емкости (CD-диске, магнитооптическом диске), освобождая тем самым жесткий диск графической станции.

Выбор необходимого режима освещения зависит от отражательных свойств объекта съемки и решаемых криминалистических задач. Основное правило: освещение должно быть равномерным, рассеянным, без образования плотных теней и бликов на поверхности исследуемого материала. Даже малозаметная неравномерность в освещении может привести к значительной "зашумленности" обработанного изображения. Не менее важным следует считать выделение информационно значимых деталей в объектах, проводимое до обработки их изображений. Этого можно добиться цветоделением, исследованием люминесцентных свойств объектов, использованием различий их отражательных свойств в невидимых для человеческого глаза лучах. Такой дифференциации деталей способствует применение на входе системы фильтрованного излучения, особых режимов освещения. Например, исследуя дописанные записи, можно добиться пусть незначительного, но различия в плотностях первоначальных и дописанных штрихов. Последующей цифровой обработкой эти различия можно сделать более наглядными.

Как известно, оптический диапазон спектра состоит из трех областей электромагнитных волн: ультрафиолетовой, видимой, инфракрасной. Область ультрафиолетовых лучей располагается в диапазоне от 100 до 380 nm, инфракрасные лучи имеют интервал с длинами волн от 760 до 1000 nm. При криминалистических исследованиях используются, как правило, видимая область (400 - 700 nm) и ближайшие к ней участки невидимой области спектра, расширяющие интервал от 300 до 900 nm.

Современные ПЗС-матрицы могут достигать светочувствительности 400 - 800 ISO, но большинство из них приравнено по значению к 100 - 200 ISO. Поэтому при съемке приходится использовать дополнительные источники света, включая лампы-вспышки. Вместе с тем, при высоких уровнях освещенности и наличии на поверхности объекта бликующих деталей светоприемная поверхность матриц или линеек заполняется избыточными зарядами, которые "перетекают" в соседние ячейки, что приводит к дефектам изображений в виде светлых полос - "тянучек". Это явление получило название "блуминг". Для устранения указанного дефекта используется "антиблуминг" - встроенное устройство защиты ПЗС-матрицы от локальных световых перегрузок, состоящее из затвора и стока.

Из доступных внешних приемов, позволяющих частично устранить явление блуминга, можно назвать следующие:
- применение несложных средств рассеяния светового потока - размещение перед осветителем полупрозрачного (матового) экрана, направление источника света не на объект, а на белую светоотражающую поверхность, помещение объекта в "световой колодец";
-ограничение падающего света изменением значения диафрагмы - данная мера хотя и приводит к получению темного по тональности исходного изображения, но устраняет "тянучки"; последующей обработкой изображение можно привести к нормальному (по распределению яркостей) виду;
-применение поляризационных светофильтров - кристаллы поляризатора можно сориентировать таким образом, что при прохождении через фильтр часть излучения, приводящая к бликам на изображении, будет поглощаться, а другая часть (в плоскости, перпендикулярной к первой) будет пропущена при некотором ослаблении.

При репродукционной фотосъемке, т.е. при съемке плоскостных объектов (документов, рисунков, схем, фотографий, поверхностных следов и др.) освещение устанавливается, как правило, с двух противоположных сторон под углом 30 - 50°, чтобы основная часть отразившихся лучей не попадала в объектив. Особенностью цифрового репродуцирования является повышенное требование к равномерности освещенности по всему полю изображения, попадающего в кадровое окно. При цифровом пороге в передаче полутонов, равном или ниже значения "256", области с неравномерным освещением отображаются в виде закрашенных зон с резкими пограничными переходами, что заметно снижает качество наблюдаемой картины.

При фотосъемке объемных предметов также используется двустороннее освещение, но при этом один источник света, получивший название рисующего, является основой всего освещения, выявляет форму и детали объекта, а другой источник - в 2-3 раза меньшей освещенности - несколько высветляет затемненные участки изображения (выравнивающий свет). Для выравнивания теней вместо дополнительных источников света могут спользоваться белые отражательные экраны. При цифровой фиксации следует учитывать, что в глубоких тенях изображения вместо равномерных темных областей может появляться "шум" в виде мелких окрашенных точек, чаще синего оттенка, существенно снижающих качество изображения. Можно устранить указанный дефект, увеличив мощность выравнивающего света или используя для освещения прямой (фронтальный) свет. Иными словами, цифровая фотосъемка, особенно цветная, требует сильного равномерного освещения всех частей объекта; наличие резких контрастов и теней является нежелательным.

Для устранения общей тени, отбрасываемой объектом съемки, рекомендуется размещать его на расстоянии от фона, поместив, например, на прозрачное стекло. Для придания наглядности форме объекта, можно использовать фоновое освещение.

Схему освещения, которая включает взаимное расположение объекта съемки и осветителей, выбирают в зависимости от вида объекта и задач исследования. Например, объект со слабовыраженным рельефом (вдавленный штрих на бумаге, рельефный оттиск штампа) можно сфотографировать при косо направленном одностороннем освещении, а объект со сложным рельефом и множеством деталей (оружие, замки, взрывные устройства) - при равномерном двухстороннем освещении и, при необходимости, с дополнительной подсветкой.

По общему правилу, непрозрачные объекты фотографируют в отраженном свете, прозрачные и полупрозрачные - в проходящем, объекты с деталями из прозрачных и непрозрачных материалов фотографируют при комбинированном освещении. Схемы освещения объектов при традиционной и цифровой фотографии практически не различаются, поэтому описаны здесь в самом общем виде.

На точность цифрового изображения влияют размеры элементов приемного устройства (ПЗС-матрицы) и их взаимное расположение, а также количество градаций яркости. Чем меньше размеры светочувствительных элементов и расстояние между ними и чем больше градаций яркости, тем точнее передается изображение.

Элементарная ячейка изображения называется пикселом (pixel). Каждый пиксел имеет собственное значение яркости. Для полутонового изображения эти значения могут изменяться в пределах от 0 до 255. Количество информации, требуемое для записи 256 градаций полутонов, равно 8 bit (1 byte). Если увеличить количество информации (16, 24, 32 bit), то соответственно увеличится число полутонов или оттенков (для цветного изображения).