К вопросу качества судебно-медицинской фотографии

Publication in electronic media: 23.03.2013 under http://journal.forens-lit.ru/node/915
Publication in print media: Избранные вопросы суд.-мед. экспертизы и патологической анатомии, Хабаровск 2012 Вып. 12

Кафедра судебной медицины ГБОУ ВПО ДВГМУ Минздравсоцразвития России (зав. кафедрой – проф. Авдеев А.И.)

Словесное описание объектов судебно-медицинской экспертизы и экспертных действий весьма трудоемко и не отображает всех особенностей исследуемого события, объекта, предмета. Данному методу отображения информации присущи субъективность восприятия, отбора и оценки свойств объектов. Более совершенным и универсальным средством фиксации является фотография.

Судебно-медицинская фотография, как составная часть судебной фотографии, представляет собой определенную правилами систему способов и приемов получения изображений, которые обеспечивают точность и объективность запечатления фиксируемых объектов и дают возможность проверки соответствия отображенной информации реальным фактам [7]. По своей сути судебно-медицинская фотография является фотографией научной и, следовательно, ограничена соответствующими требованиями, основное из которых – максимальная беспристрастность [3, 10]. Основная цель применения фотографии в экспертизе в целом и судебно-медицинской экспертизе в частности – представление суду и (или) следствию наглядного доказательного материала [8].

В отличие от бытовой, спортивной и художественной, судебно-медицинская фотография предъявляет особенно высокие требования к качеству фотографий. При этом не имеет значения, с иллюстративной или исследовательской целью выполнены фотографии, ибо каждая из них, помимо своего основного предназначения, может служить основным объектом при дополнительной или повторной экспертизе, когда именно изображение на фотоотпечатке играет основную роль в формировании выводов [9].

Целью коммерческой фотографии - служит приукрашивание либо вообще искажение изображений лиц, товаров или услуг для достижения наиболее приятного для глаз потребителя результата. Поэтому для нее уместны все средства, способные приукрасить либо вообще исказить изображение, используя любые приемы и эффекты [4]. Судебно-медицинская фотография направлена на беспристрастную фиксацию вида, формы, цвета и других физических свойств объекта фотосъемки.

В литературе и в процессе экспертной деятельности для решения тех или иных вопросов нам неоднократно приходилось сталкиваться с необходимостью исследования фотографических изображений по причине невозможности непосредственного исследования объектов (заживления повреждений у живых лиц, посмертные изменения трупного материала, разрушение следов экспертными действиями и т.д.) [1, 2]. В процессе исследования возникало большое количество проблем, связанных с качеством исследуемых фотоиллюстраций, не соответствовавших требованиям судебной фотографии по тем или иным условиям.

Нам представляется, что качество судебно-медицинской фотографии в целом состоит из объективных и субъективных составляющих. Первые обусловлены техническими вопросами и зависят от применяемых в работе фототехники, оборудования и материалов, а вторые прямо зависят от мастерства эксперта, выполняющего фотосъемку, его владения фототехникой, приемами фотосъемки и фотопечати.

Учитывая то, что практически все судебно-медицинские учреждения оснащены цифровыми камерами, исследовали фотографию цифровую. Так как компактные цифровые фотокамеры (ЦКФК) слишком ограничены в функциональном плане и не позволяют получить качественные фотографии, а среднеформатные и широкоформатные цифровые камеры слишком дороги для приобретения учреждениями здравоохранения, то рассматривали наиболее универсальные и позволяющие получать изображения высокого качества цифровые зеркальные фотокамеры (ЦФК).

Объективные критерии качества

1. Детализация фотоснимка.

Показатель, состоящий из многих слагаемых, основные из которых:

а) Разрешение. Разрешение фотоснимка выражается в количестве точек на миллиметр. Максимальный размер снимка, который может быть применен для иллюстрации заключения эксперта, составляет размер формата А4 или 200×300 мм, то есть 6–10 миллионов пикселей более чем достаточно для задач, которые могут возникнуть в практике судебно-медицинской экспертизы.

б) Резкость. Показатель в основном субъективный, так как зависит от фокусировки, выполняемой оператором, но в то же время значительную роль играет качество применяемого объектива.

в) Фотографическая широта. Фотографическая широта современных ЦФК больше 10EV, что практически достаточно для решения большинства фотографических задач в судебной медицине. Однако следует учитывать, что широта фотосенсора (матрицы) зависит от линейного размера светочувствительного пикселя в фотосенсоре. Чем он больше, тем больше света на него попадает, тем больше получаемый диапазон зарядов и тем большую широту можно с него получить. Поэтому ЦФК, имеющие размер пикселя 6–8 микрон, имеют значительно больший динамический диапазон, чем компактные камеры с пикселями 1,5–3 микрона.

г) Контрастность. Наиболее часто завышенная контрастность, с потерей деталей в полутенях, свойственна при программной предустановке оператором в фотокамере завышенной контрастности. Следует учитывать, что зачастую мягкое, кажущееся вялым изображение более информативно, чем изображение с завышенной контрастностью.

2. Хроматические аберрации.

Хроматические аберрации проявляются в виде заметных цветных линий по краям объекта или его частей и являются следствием оптической конструкции объектива. Иногда даже высококачественные объективы при определенных условиях могут давать аберрации (при сильном контровом свете, широко открытой диафрагме и др.).

3. Постеризация изображения.

Постеризация имеет вид разделения изображения на отдельные области по яркостям и (или) тонам в виде ступенчатости или полос. В основном указанный дефект возникает при обработке градиентов. Таким образом, наличие постеризации свидетельствует о большой вероятности малограмотной обработки изображения в компьютерной среде.

4. Муар.

Явление обусловлено тем, что повторяющиеся элементы двух рисунков следуют с разной частотой и то накладываются друг на друга, то образуют промежутки. Муар наблюдается при наложении друг на друга различных частей тканых материалов (тюль, блузки и т.д.) в виде разноцветных разводов или точек.

5. Сферические аберрации (дисторсия).

Искажение прямых линий на краях поля вследствие неодинакового масштаба изображения на краях и в центре поля. Благодаря дисторсии изображение квадрата может быть подушкообразным (дисторсия положительная) или бочкообразным (дисторсия отрицательная). Свободное от дисторсии изображение называется ортоскопическим. Дисторсия – спутник объективов низкого качества, избежать ее можно только применяя качественную оптику.

6. Шумы.

Шум образуется пикселями (или пятнами в 2–3 пикселя, при интерполяции цветовых плоскостей) одинакового размера. Проявляется текстурой из девиаций яркости и цвета по всему снимку, снижающей различимость деталей, создающих неоднородности на однотонных участках. Являются отклонениями, привнесенными электроникой камеры. С повышением чувствительности уровень шума (степень девиаций) увеличивается. Таким образом, его интенсивность можно полностью контролировать понижением светочувствительности до разумных пределов.

7. Виньетирование.

Виньетирование представляет собой затемнение кадра по углам, а иногда и краям. Дефект свойственен сверхширокоугольным объективам.

8. Пыль на матрице.

Попадание пыли на матрицу проявляется в виде пятен затемнения на изображении. Пятна становятся более отчетливыми при сильном диафрагмировании.

Субъективные критерии качества.

1. Освещение.

Важность правильного освещения сложно переоценить – это одна из важнейших составляющих качественной фотографии. Чрезмерно яркие с «выбитыми» белыми цветами или чрезмерно темные с «выбитыми» черными цветами изображения неприемлемы ввиду потери информации в «выбитых» зонах. Наиболее часто встречаемой ошибкой является использование одного переднего источника света (импульсной лампы) и без применения отражающих экранов, что приводит к значительным провалам в тенях и потере в светах при отображении бликующих поверхностей объектов.

2. Фокусировка.

Основная часть изображения должна всегда находиться в фокусе с хорошо различаемыми деталями. Неверную фокусировку исправить или как-либо компенсировать в дальнейшем невозможно. Применение для этих целей компьютерных программ (шарпинга) не только бесполезно, но и вредно ввиду потери детализации.

3. Экспозиция.

Установление правильной экспозиции в судебно-медицинской фотографии представляет собой значительные трудности, так как экспозиционная автоматика фотокамер настроена на правильное установление параметров съемки (диафрагма + выдержка) для передачи средних тонов (стандартная 18 % серая эталонная карта). Камера замеряет освещенность разных участков снимаемой сцены и выбирает среднее значение, всегда являющееся неким компромиссом. Для большинства судебно-медицинских ситуаций не может быть идеальной экспозиции, но есть варианты, при которых наиболее верно распределятся тона в пределах динамического диапазона сенсора ЦФК и наиболее полноценно зафиксируется главный объект фотосъемки с сохранением полутеней (промежуточных тонов) примерно на одинаковом расстоянии от самых темных и самых светлых тонов. Чаще всего для достижения указанной цели необходимо вмешательство в автоматику путем установления поправок либо выполнения фотосъемки в ручном режиме. Для контроля уровня яркостей, которые содержит данный кадровый сюжет (от самого темного до самого яркого) служит гистограмма, отображающаяся опционно на дисплее ЦФК. Гистограмма – это график, показывающий, где располагаются все уровни яркостей кадрового пространства. Значения выстроены вдоль нижнего края графика, слева темные и справа светлые (яркие). Высота каждой линии показывает, сколько в данном кадре точек с конкретным уровнем яркости. Слишком сдвинутый график вправо (за край) – кадр переэкспонирован, и, наоборот, за левый край – недоэкспонирован (рис. 1).

а)б)

Рис. 1. Гистограммы, отображаемые на дисплее тыльной стороны ЦФК Nikon D200: а – гистограмма уровней яркости с учетом каждого из трех каналов RGB, свидетельствующая о недоэкспонированном фотоснимке; б – гистограмма общего уровня яркости, свидетельствующая о переэкспонированном фотоснимке

Гистограмма позволяет оценить снятое изображение как в общем, так и для каждого из трех каналов RGB. Таким образом, можно производить объективный контроль экспозиции непосредственно в процессе фотосъемки.

4. Глубина резкости.

Глубина резкости производится диафрагмированием объектива с целью выделения на фотографии основного объекта или детали и придания им акцента. Второстепенные объекты (детали) отделяют зоной нерезкости (размытия). Основными дефектами являются либо чрезмерное диафрагмирование объектива с целью передачи всего в резкости, либо чрезмерно широко открытое отверстие диафрагмы, вследствие чего только часть основного объекта фотосъемки находится в резкости, что не позволяет надлежащим образом исследовать объект в целом.

5. Контраст.

Завышенный контраст изображения может быть следствием неверного (контрастного) освещения либо результатом неправильной компьютерной обработки. Существует мнение, что контрастированием можно частично исправить нерезкость. Однако кроме потери информации в полутенях положительных эффектов достичь таким путем невозможно.

6. Параллельность фотослою.

Нередко фотографические изображения правильных геометрических предметов на фотоотпечатках приобретают искаженные формы (круг становится овалом, квадрат – параллелепипедом или трапецией и т.д.) ввиду нарушения одного из основных законов судебно-медицинской фотографии, а именно – соблюдения параллельности светочувствительного фотослоя и плоскости объекта фотосъемки. Таким образом, искажаются и другие формы, не обладающие строгой геометричностью. При несоблюдении параллельности нарушается и масштабность, т.е. более удаленные от фотослоя участки объекта фотосъемки передаются с уменьшением, а расположенные ближе к фотослою – с увеличением. Таким образом, общий вид объекта фотосъемки передается не только с искажением формы, но и масштаба. Последнее, как правило, не позволяет в дальнейшем проводить полноценные идентификационные исследования всего поля зрения или отдельного его участка (удаленного от масштабной линейной шкалы).

7. Цветопередача.

Основу цветопередачи составляют насыщенность, естественность и правильность установки баланса белого (ББ). Чаще всего к дефектам изображений приводят программные предустановки завышенной насыщенности цветов и ненадлежащая установка цветового баланса [6]. Важнее всего последнее, так как подавляющее большинство объектов судебно-медицинской экспертизы фотографируются в помещениях со смешанным светом (дневной + лампы накаливания или люминесцентные лампы) с добавлением или основой в виде импульсного источника света.

8. Ретушь изображения.

Большинство применяемых в судебно-медицинской экспертизе фотоизображений подвергается компьютерной обработке, и здесь важно не переусердствовать с чрезмерными изменениями контраста, яркости и тональности ввиду неизбежной потери детализации изображения. Исключение составляют специальные приемы для достижения целей, определенных экспертом.

9. Искажение вертикалей.

При съемке значительных по размеру объектов, находящихся не на уровне камеры, происходит схождение вертикальных линий на удалении. К примеру, многоэтажное здание, образующее вертикально идущие вверх линии, равномерно сужается в верхней части с нарушением пропорций. Не менее важным недостатком является и несоблюдение горизонтали при фотосъемке, что выражается несимметричностью нижнего края фотокадра горизонталям на изображении.

10. Формат записи.

Самым распространенным файловым форматом является JPG (JPEG). Обладая рядом достоинств при выполнении бытовых фотоснимков, для судебно-медицинских целей он малопригоден. Основным недостатком его является кумулятивный эффект. В процессе съемки удаляется часть информации, при открытии изображения в редакторе и сохранении его как JPG (JPEG) снова удаляется часть информации, и так при каждом последующем внесении изменения и его сохранении. Оптимальным является применение RAW-формата (NEF, PEF и др.), так как помимо сохранения максимального качества изображения формат позволяет производить коррекцию фотоснимков в компьютере без потери качества.

11. Композиционные и этические критерии.

Нередко на фотографических снимках исследуемая деталь (объект) занимает объем менее трети кадрового пространства при наличии в кадре сотрудников или присутствующих при экспертизе людей, посторонних предметов и др. Фотография должна быть лаконичной и содержать лишь тот необходимый минимум деталей, который необходим для полноценного отображения основного объекта. Отображаемые предметы, объекты должны составлять не менее половины площади фотоотпечатка.

Таким образом, качество судебно-медицинской фотографии в целом состоит из объективных и субъективных составляющих. Нами установлено, что при применении современных ЦФК влияние объективных факторов на снижение качества изображений не существенно. Качество судебно-медицинских изображений существенно зависит от оператора (эксперта), выполняющего фотосъемку, его владения фототехникой, приемами фотосъемки и фотопечати. При выполнении несложных требований к процессу фотосъемки, изложенных нами, достижение приемлемого качества фотографических изображений является посильной задачей для каждого судебно-медицинского эксперта.

Литература

1. Абрамов, С. С. Цифровая фотография как объект судебно-медицинского исследования / С. С. Абрамов, С. В. Ерофеев, Ю. Ю. Шишкин // Судеб.-мед. экспертиза. – 2005. – Т. 48, № 1. – С. 33–36.
2. Ардашкин, А. П. К вопросу о повышения качества иллюстрирования судебно-медицинских экспертных исследований / А. П. Ардашкин, Н. П. Дебой // Актуальные вопросы судебной медицины и экспертной практики. – Новосибирск, 2004. – Вып. 9. – С. 15–17.
3. Блейкер, А. Применение фотографии в науке: пер. с англ. – М.: Мир, 1980.
4. Перов, С. Стандарты качества в коммерческой фотографии. http://www.chaossfoto.com/
5. Способ масштабной фотографии с идентификацией плоскости: рац. предложение / Дальневост. гос. мед. ун-т; исполн.: Н.И. Шишканинец. – № 2675 от 13 апр. 2010 г.
6. Способ цветной фотографии с идентификацией цвета: рац. предложение / Дальневост. гос. мед. ун-т; исполн. Н. И. Шишканинец, Ю. В. Шишканинец. – № 2129 от 19 нояб. 2001 г.
7. Судебная фотографии: учеб. / С. В. Душеин, А. Г. Егоров и др. – СПб.: Питер, 2005.
8. Тахо-Годи, Х. М. Пособие по основам научной фотографии в судебной медицине. – М., 1965.
9. Установление конструкционных особенностей травмирующих предметов математическим методом с использованием масштабной цифровой фотографии / А. И. Жолобов, С. Г. Шамова, Т. Г. Петросянц, М. В. Давыдов // Актуальные вопросы судебной медицины и экспертной практики. – Новосибирск; Красноярск., 2007. – Вып. 12. – С. 131–136.
10. Blitzer, H. L. Forensic Digital Imaging and Photography / H. L. Blitzer, J. Jacobia. – 1st edition. – W. p.: Academic Press, 2001. – 256 p.