Выявление слабовидимых изображений оттисков печатей и штампов с помощью компьютерных технологий

В экспертной практике нередко возникает необходимость исследования слабо видимых изображений оттисков печатей и штампов. Круг решаемых задач и объектов достаточно широк: выявление содержания угасших, экранированных (залитых, заштрихованных), исполненных обедненной красящей композицией оттисков печатей и штампов, восстановление их первоначального содержания, а также последовательности выполнения реквизитов. Для решения данного круга диагностических задач применяются различные методы: фотографические, адсорбционно-люминесцентный, диффузно-копировальный и др. Недостатком данных методов является их тру­доемкость, не всегда достаточная эффективность. Использование цифровых технологий при решении данных задач по своим возможностям существенно дополняет традиционные методы исследования. Необходимо отметить тот факт, что в судебной экспертизе электронные приборы «ввиду легкости превращения колебаний любого свойства в колебания электрических величин и гибкости электронных методов переработки полученных электрических сигналов» для исследования слабо­видимых изображений нашли свое применение уже в 60-х гг. XX столетия.

Что же такое слабовидимое изображение? Слабовидимое изображение - это изображение, яркостные и цветностные элементы которого час­тично или полностью визуально не воспринимаются человеческим зрением и не позволяют достоверно трактовать содержащуюся в нем информацию. Следует отметить следующие моменты, часто не принимаемые во внимание при постановке задач по исследованию документов: слабовидимые изображения могут содержаться по всему диапазону визуально наблюдаемых яркостей, т.е. восприниматься глазом как «белое на белом», «серое на сером» или «черное на черном»; слабовидимое изображение может состоять из элементов, яркостные и цветностные характеристики которых лежат вне пределов чувствительности­ зрения человека.

Предпосылкой применения современных цифровых технологий яв­ляется возможность разложения первоначального массива изобразитель­ной информации на частотные, яркостные составляющие и осуществлять фильтрацию шумовых сигналов. На наш взгляд, основными требованиями к применению нашего метода цифровой обработки слабовидимых изображений являются: - выбор необходимой цветовой модели, отвечающей задачам обработки; - обеспечение качественного ввода, идеальное соответствие всех яр-костных и цветностных характеристик объекта его изображению; - выбор оптимального варианта гамма-коррекции и фильтрации. Цветовая модель RGB, используемая в устройствах ввода, ограниченно применима в решении поставленных задач исследования, так как обладает рядом недостатков. В частности, она отображает только яркостные характеристики, соответствующие основным цветам каналов, а также отрицатель­ные координаты сине-зеленого спектра. Наиболее подходящей является цветовая модель Lab. В ней более близ­кое расстояние между цветами, и все цвета одной светлоты лежат в плос­ком циклическом сечении, через которые проходят оси «a» (диапазон от пурпурного до зеленого) и «b» (диапазон от желтого до синего) (рис. 1). Светлота (L) изменяется в вертикальном направлении.

Процесс получения оптического изображения в любом устройстве можно представить как преобразование объективных яркостей и деталей объекта в объективные яркости и детали изображения этого объекта, чего в действительности, к сожалению, не происходит из-за погрешностей уст­ройств ввода. Однако требования, предъявляемые к устройствам ввода, используемые в решении данных задач, остаются на достаточно высоком уровне. Использование видеокамер применительно к данным задачам не­возможно, так как принципы построения основных видеостандартов (PAL, NTSC) исключают полноценную передачу цветовой информации, использование фотоаппаратов также очень сильно ограничено.

Безусловные пре­имущества планшетных сканеров перед другими устройствами ввода (на­правленность на работу с цветом, стабильное и калиброванное освещение, прямая оцифровка (отсутствие неконтролируемых пользователем процедур сжатия данных) и, как следствие, высокая точность и стабильность измерений) обуславливают приоритет использования планшетных сканеров при вводе слабовидимых изображений в программно-техническом комплексе эксперта. Отсутствие полной информации об устройствах ввода требует обязательного тестирования с использованием специальных тест-объектов.

По рекомендациям Г.Е. Симакова, устройства ввода должны быть не ниже полупрофессионального уровня. Режим сканирования изображения, указываемый пользователем, должен иметь следующие характеристики: раз­решение - не менее 300 dpi, разрядность битового представления - не менее 48 бит цвета, формат файла - TIFF. Реальные объекты исследования, как правило, содержат шумовой сигнал, под которым мы понимаем любой элемент изображения, мешаю­щий восприятию информативной составляющей. Устранение шумовых сиг­налов в традиционной фотографии проводилось, хотя было затруднено раз­личными факторами.

Одним из способов являлось получение изображения­ фона (фильтра), которое вычиталось из первоначального изображения. Современные технологии позволяют получать изображение фильтра раз­личными способами. Отличительной особенностью фильтрации в пред­лагаемом нами методе является использование каналов цветовой модели Lab, где один из каналов является информативным, а два других могут быть шумовыми, впоследствии между ними производится определение необходимого режима наложения пикселей.

Применение этого метода обработки слабовидимых изображений излагается в следующей типовой схеме

1. ввод изображения в программно - технический комплекс эксперта;
2. цифровое преобразование изображения (кадрирование, масштабирование и др.);
3. перевод цветовой модели изображения в цветовую модель Lab;
4. разложение изображения на формирующие его каналы;
5. автоматическая гамма-коррекция каждого канала, например в програм­ме Adobe Photoshop, реализуемая с помощью инструментов «Автоуровни»;
6. оценка информативности каналов (определение канала, содержа­щего полезный сигнал, и канала, несущего шумовую составляющую);
7. частотная фильтрация и усреднение промежуточных изображений по выделяемым характеристикам, анализ и компиляция в требуемых режимах наложения пикселей;
8. изменение дельта-яркости до уровня, позволяющего улучшить вос­приятие полезной информации в изображении;
9. сохранение полученного изображения, вывод на материальный носитель (фотопечать).

Исходя из принципов действия различных режимов наложения пик­селей, приведенных выше, следует, что ряд режимов действует в зависимости­ от исходного или вносимого цвета (например, Overlay) по-разному. Поэтому при проведении компиляции между исходным и вносимым из­ражением при инвертировании одного из них возможно достижение другого результата, как раз отвечающего требованиям обработки. Оперативность в применении цифровых технологий, высокая эффективность, экономность, возможность визуального контроля выполняемых действий, а также сохранность объекта после проведенного исследования являются серьезными аргументами необходимости внедрения и использования­ния в экспертно-криминалистических подразделениях системы органов внутренних дел новых подходов, основанных на использовании современных средств вычислительной техники. Методы цифровой обработки имеют строгое математическое обоснование и успешно применяются в различных областях человеческой деятельности. Несмотря на то, что на сегодняшний день еще не существует специализированных программных комплексов для об­работки изображений криминалистически значимой информации, ряд мощных графических редакторов общего назначения, таких как Adobe Photoshop, Corel Draw, можно адаптировать к решению таких задач.