Типовой алгоритм цифровой обработки слабовидимых изображений в судебной экспертизе

Основными требованиями к применению методов цифровой обработки слабовидимых изображений являются следующие:

• 1) обеспечение качественного ввода, идеальное соответствие всех яркостных и цветностных характеристик объекта его изображению. Реализация данного условия достигается путем получения изображения, содержащего определенное количество информации, которое необходимо для визуализации слабовидимых изображений. Указанное, в свою очередь, налагает некоторые требования к характеристикам используемых систем регистрации, правилам их калибровки, профилирования и определению оптимальных приемов работы;
• 2) выбор необходимой цветовой системы, отвечающей задачам обработки, позволяет эксперту разделять исследуемый первоначальный массив изобразительной информации на яркостные и цветностные составляющие по разным принципам, зависящим от используемой для этого конкретной цветовой системы;
• 3) определение и оптимизация параметров гамма-коррекции и фильтрации исследуемых изображений, которая заключается в определении экспертом наиболее оптимальных методов преобразования изображений для достижения необходимого результата. Указанный этап является одним из наиболее сложных, требующих в некоторых случаях от эксперта проведения большого количества экспериментов.

Помимо методов гамма-коррекции (глубокой и избирательной), а также различных вариантов фильтрации (в том числе с использованием режимов наложения пикселей) могут использоваться и некоторые другие методы либо их комбинации. Использование указанных подходов позволяет увеличить разницу объективных яркостей сигнала и фона, и, таким образом, визуализировать искомое слабовидимое изображение (рис. 11.6).

Преобразование слабовидимых изображений объектов экспертизы, как правило, заключается в использовании различных процедур, приемов обработки и их комбинаций, что определяется, в первую очередь, эвристическим подходом в решении данных задач, а также необходимостью проведения довольно большого количества экспериментов, обусловленных принципиальной невозможностью строгой формализации методики исследования.

Типовой алгоритм цифровой обработки слабовидимых изображений может быть представлен следующим образом:

• 1) регистрация и ввод исследуемого слабовидимого изображения;
• 2) представление исследуемого изображения в соответствующей цветовой системе;
• 3) разложение изображения на формирующие его каналы;
• 4) автоматическая гамма-коррекция каждого канала;

• 5) оценка информативности каждого канала изображения. Определение канала, содержащего полезный сигнал и канала (либо каналов), несущих шумовую составляющую;
• 6) фильтрация и усреднение промежуточных изображений по выделяемым характеристикам;
• 7) повышение качества изображения, позволяющего улучшить восприятие полезной информации в изображении;
• 8) сохранение полученного изображения, вывод на материальный носитель.

Блок-схема алгоритма представлена на рис. 11.5.

Рис. 11.5. Типовой алгоритм цифрового преобразования слабовидимых изображений в документах

Указанный типовой алгоритм преобразования слабовидимых изображений используется в качестве базового, определяющего наиболее важные и самостоятельные этапы такого экспертного исследования. Вместе с тем, существуют и его модифицированные версии, представленные как сокращенными, так и усложненными (расширенными) вариантами, рассмотренными в специальной литературе^[1].

Проведенные исследования показали: при анализе изображений, содержащих слабовидимую информацию, наиболее полно отвечает поставленным требованиям преобразования равноконтрастная цветовая система Lab.

Реализация указанного вышеприведенного алгоритма может осуществляться с использованием различного программного обеспечения, поддерживающего рассмотренные цветовые системы (Lab и другие) и алгоритмы обработки (гамма-коррекция, режимы наложения пикселей, разделение каналов и т. д.). Наиболее распространенными и эффективными являются программы семейства Adobe Photoshop и Corel Photo Paint.

Трудности оценки результатов интерпретации визуализированной полезной информации, ее достоверности могут вызывать сомнения в правильности и научной обоснованности сделанного экспертом вывода. Все это определяет дополнительные сложности в применении указанных методов и, соответственно, требует от эксперта точного соблюдения всех этапов исследования, а также постоянной оценки полученных конечных и промежуточных результатов.

Рис. 11.6. Солдатский медальон:

а — до обработки; б — после обработки Успех решения задачи во многом зависит не только от результативности конкретных примененных инструментальных методов исследования, но и от целого ряда других факторов, которые также должны приниматься во внимание экспертами. Так, на правильность анализа изображений и интерпретацию полученных результатов помимо знаний особенностей цифровой обработки слабовидимых изображений в значительной степени влияют знания экспертом основ иконики, психологии зрительного восприятия, логики, математической статистики, филологии, почерковедения и целого ряда других научных дисциплин. Эта совокупность специальных знаний ложится в основу эффективного дешифрирования полученного результата исследования и, как следствие, ведет к его объективизации.

В качестве примера реализации методики цифровой обработки можно рассмотреть процесс исследования документа времен Великой Отечественной войны, содержащий угасший рукописный текст.

Проиллюстрируем обработку изображения документа, содержащего угасший текст в программном продукте Adobe Photoshop согласно типовому алгоритму.

• 1. Регистрация и ввод исследуемого слабовидимого изображения (рис. 11.7).
• 2. Конвертирование исследуемого изображения в цветовую систему Lab (рис. 11.8).
• 3. Разложение изображения на формирующие его каналы (рис. 11.9).
• 4. Автоматическая гамма-коррекция каждого канала (рис. 11.10).
• 5. Оценка информативности каждого канала изображения. Определение канала, содержащего полезный сигнал и канала (-ов), несущих шумовую составляющую (канал «Ь» — информативный (выделен в красный овал), каналы «L» и «а» — шумовые) (рис. 11.11).
• 6. Фильтрация и усреднение промежуточных изображений по выделяемым характеристикам (формула преобразования: А (инверсия)
• 0vcrlay ^{>В>) (рис. 11.12).}
• ^{7. Повышение качества изображения, позволяющего улучшить восприятие полезной информации в изображении (гамма-коррекция) (рис. 11.13).}
• ^{8. Сохранение полученного изображения, вывод на материальный носитель (рис. 11.14).}

^{Трудности оценки результатов интерпретации визуализированной полезной информации, ее достоверности могут вызывать сомнения в правильности и научной обоснованности сделанного экспертом вывода. Все это определяет дополнительные сложности в применении указанных методов и, соответственно, требует от эксперта точного соблюдения всех этапов исследования, а также постоянной оценки полученных конечных и промежуточных результатов и фиксацией их в специальном протоколе обработки.[2]}

Рис. 11.7. Изображение исходного документа.

Рис. 11.8. Скриншот преобразования исходного изображения.

Рис. 11.9. Скриншот этапа преобразования исходного изображения.

Рис. 11.10. Скриншот этапа гамма-коррекции.

Рис. 11.11. Выделение информативного канала.

Рис. 11.12. Скриншот обработки выделенного канала.

Рис. 11.13. Гамма-коррекция выделенного канала

Рис. 11.14. Фиксация полученного изображения

Таким образом, отсутствие полезной визуально воспринимаемой информации в исследуемом изображении не означает, что ее нельзя получить в виде, обеспечивающем ее достоверную интерпретацию. Использование средств вычислительной техники с применением рассмотренных выше подходов позволяет успешно решать указанные экспертные задачи.

На зрительное восприятие изображения на экране монитора персонального компьютера (ПК) и изображения, выведенного на принтере, влияет качество настройки этих и других устройств, входящих в программнотехнический комплекс, предназначенный для исследования документов.

В задаче 3 к главе 6 была рассмотрена одна из причин несоответствия оттиска оригинал-макету — различие в цветовой температуре источника освещения оригинал-макета и источника освещения оттиска.

Цветовая температура — не единственный влияющий параметр на цветовосприятие преимущественно печатных изображений. Другой причиной искажений цвета является неправильная настройка монитора, сканера и принтера. Для правильного восприятия цветовых характеристик изображения сканером и адекватного воспроизведения принтером используется система управления цветом.

Система управления цветом^[3] — форма организации программных продуктов, а также профилей, обеспечивающая передачу электронной версии изображения с минимальными цветовыми искажениями в цепи сканер — монитор (ПК) — принтер. Профили, входящие в систему управления цветом, представляют собой совокупность корректирующих параметров, описывающих цветовые характеристики электронной версии изображения, обрабатываемого как самим процессором, так и входящими в ПК периферийными устройствами. Для обеспечения передачи электронной версии изображения от сканера к принтеру с минимальными цветовыми искажениями на каждом устройстве должен быть установлен свой профиль.

Чем объясняются искажения цвета при его демонстрации, передаче или воспроизведении на бумаге?

У мониторов на электронно-лучевых трубках (ЭЛТ) с течением времени в результате выгорания, разрушения снижается световая эмиссия люминофоров, в результате старения электронных пушек снижается электронная эмиссия катодов. У ЖК-мониторов в результате выгорания микросветофильтров на элементах пикселей изменяется цветность пикселей, в результате старения изменяются цветовая температура и яркость лампы подсветки.

Мониторы ПК выпускаются с предустановленным 1СС^[4]-профилем, который может не совпадать с ICC-профилем сканера и принтера, что вызовет искажения цвета как на экране монитора, так и при выводе на бумагу. Для устранения указанных недостатков монитор следует калибровать/профилировать минимум раз в месяц с помощью программы Adobe Gamma (входит в комплект Adobe Photoshop) либо с помощью специальных колориметров, например, Spyder компании Datacolor.

• [1] Четверкин П. А. Методы цифровой обработки слабовидимых изображений при технико-криминалистическом исследовании документов. М.: Юрлитинформ, 2009.
• [2] Канал «а» копировать в канал «Ь» в режиме наложения пикселей «Overlay» (перекрытие); канал «а» инвертировать.
• [3] Система управления цветом — англ. Color Management System, CMS, называемаятакже управлением цветом, англ. Color Management.
• [4] ICC—Международный консорциум по средствам обработки цветных изображений, образованный ведущими производителями для разработки стандартов, регламентирующихобмен цветными изображениями между приложениями и периферийными устройствами.