Современная элементная база фотоники позволяет расширить и улучшить приборное обеспечение криминалистических исследований. Для решения большинства экспертных задач требуются осветительные приборы со специальными характеристиками, которые обычно не обеспечены стандартным фотооборудованием.
В арсенал судебного эксперта при исследовании таких объектов, как следы рук, продукты выстрела, рукописные материалы, реквизиты документов, пятна крови, выделения человека и др., прочно вошли методы выявления и анализа характеристик цвета. Для корректного применения методов трехцветной колориметрии необходимо специальное оборудование [1], в основном осветители с высоким индексом цветопередачи, калиброванные цифровые фотокамеры и программное обеспечение.
Большая часть производимых в России и за рубежом технических средств выявления и фиксации указанных следов представляют собой так называемые мобильные источники экспертного (криминалистического) света. Это преимущественно комплекты фонарей, позволяющие получать узконаправленный пучок света с определенной длиной волны [2—4] в максимуме спектральной кривой.
В экспертной практике применяются и «стационарные источники экспертного света», предназначенные для проведения лабораторных исследований. Их осветители размещаются, как правило, на выносной штанге (кронштейн), обладают большей мощностью и позволяют исследовать объекты в различных спектральных диапазонах, производить фотосъемку и обработку полученных фотоизображений [5]. Такие комплексы экспертного света, как «Lumatec Superlite S04», «Lumatec» (Lumatec GmbH, Германия), «Crime-lite ML2 Serology», «Foster+Freeman Ltd.» (Великобритания), рекомендуется [6] использовать в лабораторных условиях для поиска микроколичеств, микроследов, контактных следов биологического происхождения.
Все эти приборы являются источниками «открытого типа», имеют широкий спектр излучения от ближнего УФ- до ИК-диапазона, а выделение спектральной полосы осуществляется с помощью съемных окрашенных светофильтров обычно желтого, оранжевого и красного, что не позволяет получить световой поток с узкой спектральной полосой и постоянной мощностью ввиду воздействия внешнего (естественного) освещения и ограниченных спектральных характеристик светофильтров. Это, в свою очередь, сказывается на возможностях обнаружения, фотофиксации большинства исследуемых объектов и последующей обработки и колориметрического анализа изображений.
Использование для исследования объектов видеоспектральных компараторов проблему по сути не решает, так как эти приборы разработаны под задачи технико-криминалистической экспертизы документов и их технические характеристики и не всегда позволяют исследовать иные объекты [7, 8].
Таким образом, разработка многофункционального осветительного прибора для исследования, фотофиксации объектов судебных экспертиз с возможностью реализации методов математической обработки и колориметрического анализа получаемых цифровых изображений является актуальной для экспертной практики задачей.
Цель работы — определить возможности многофункционального мобильного светодиодного осветительного прибора «Фотобокс 3138» с высоким индексом цветопередачи для фотофиксации объектов судебной экспертизы и получения цифровых изображений, пригодных для колориметрического, спектрозонального и мультиспектрального анализов.
Материал и методы
Использовали многофункциональный осветительный прибор «Фотобокс 3138» [9, 10]. Он автономный, портативный, имеет мобильную конструкцию, что допускает его работу не только в лабораторных, но и в полевых условиях (рис. 1).
Рис. 1. Стационарный многофункциональный осветительный прибор «Фотобокс 3138».
Передняя стенка рабочей камеры откидная. Сверху расположен штативный адаптер Base 75 с быстросъемной площадкой для крепления фотокамеры, по бокам корпуса — рукоятки для переноски и позиционирования прибора при измерениях.
Характеристика конструкции «Фотобокса 3138»: внешние габариты 446×362×630,5 мм; масса с фотокамерой не более 16,5 кг; рабочее поле 300×300 мм; падение освещенности на краях рабочего поля в пределах 2%.
Светодиодный осветитель белого света реализован на светодиодах STW9C2PB-S корейской компании «Seoul Semiconductor», спектр излучения которых не имеет глубокого провала в области 480 нм, характерного для спектров «теплого» или «холодного» белого света. Цветовая температура осветителя 5000К (CIE D50), индекс цветопередачи CRI 97+.
Мультиспектральный осветитель реализован на 6 типах светодиодов с узкими, не пересекающимися спектральными линиями. В видимом диапазоне длин волн находятся максимумы излучения синего — 458,1 нм, зеленого — 523,1 нм, желтого — 594,1 нм и красного — 630,6 нм света. Максимум спектра излучения осветителя ультрафиолетового диапазона приходится на длину волны 370 нм, а инфракрасного — 850 нм.
Совмещение поля зрения цифровой камеры, закрепленной на штативном адаптере Base 75 с быстросъемной площадкой, с центром рабочего поля осуществляется с помощью специальной юстировочной шкалы.
«Фотобокс 3138» позволяет выполнить фотографии объекта в различных спектральных диапазонах, не изменяя взаимного расположения камеры, объекта и осветителей (рис. 2).
Рис. 2. Процесс получения цветной фотографии.
На выходе процессора 7 сигнал для каждого пикселя изображения (его яркость) в каждом цветовом слое прямо пропорционален величине:
где Ki— тарировочные коэффициенты, i=R, G, B.
Существенным является то, что величина яркости пикселя в изображении зависит от спектральных характеристик излучения осветителя и соответствующей точки объекта r(x, y, λ), т.е. от них зависят четкость, контрастность, яркость деталей в изображении и разрешающая способность процесса в целом.
Для проведения экспериментального исследования подготовлены объекты-следоносители, на которых качество следов контролировалось независимым методом:
— следы рук (статистически значимое количество, заведомо качественные, с достаточным количеством потожирового вещества) оставлены с разной степенью нажатия на следующих поверхностях-следоносителях: ЛДСП дверное ГОСТ 475-2016; стекло ГОСТ 111-2014; пластик ГОСТ 24105-80; фольга алюминиевая ГОСТ 32582-2013; пленочные мешки ГОСТ 19360 — 74;
— следы рук, образованные на вышеперечисленных поверхностях-следоносителях, выявленные дактилоскопическими порошками (производитель — компания «Альтаир», Казань), SIRCHIE Finger Print Laboratories, Inc., (США), изъятые на дактилоскопическую пленку;
— следы рук, оставленные на пористых поверхностях (бумага офсетная ГОСТ 9094-89, бумага мелованная глянцевая ГОСТ 21444—2016), выявленные с помощью коммерческих растворов реактивов — нингидрин спрей кат. No. 201C, ДФО No. DFS200P согласно рекомендациям производителя — компании SIRCHIE Finger Print Laboratories, Inc. (США);
— следы рук, оставленные на гладких, непористых поверхностях, выявленные с помощью эфиров цианакриловой кислоты в цианакрилатной камере FR200. После выявления часть следов обработана флуоресцентным красителем «ARDROX» (производитель — компания SIRCHIE Finger Print Laboratories, Inc., США);
— следы близкого выстрела, полученные в результате экспериментального отстрела с близких дистанций (3, 5, 20 и 30 см) в мишени размером 30×30 см различных цветового диапазона (от белого до черного) и материала (бязь, кашемир, джинса, искусственная кожа, синтетические материалы) из стрелкового огнестрельного оружия: автомата АК-74М калибра 5,45 мм патронами 5,45×39мм (7Н6), пистолета Макарова калибра 9 мм патронами 9×18 мм (ППО), пистолета ТТ калибра 7,62 мм патронами 7,62×25 мм;
— текстильные волокна различных цветов, расположенные на фрагментах однотонной ткани;
— следы биологического происхождения в высохшем виде (кровь, слюна, пот), оставленные на впитывающих поверхностях (ткань, бумага). Просушивание объектов-следоносителей осуществлялось при комнатной температуре (давность от нескольких часов до 1 сут);
— единичные короткие (длиной до 2 см) выпавшие волосы человека темного цвета, расположенные на тканном материале;
— следы высококипящих органических соединений, содержащие ароматические углеводороды, оставленные на впитывающих поверхностях (ткань, бумага).
Фотофиксацию в видимом и УФ-диапазоне спектра осуществляли с применением цифрового фотоаппарата «SONY DSLR-S230», в ИК-диапазоне спектра — цифровой видеокамеры «Папилон TVC 9.0», закрепленных на штативном адаптере.
Результаты и обсуждение
В судебно-экспертной практике наибольшие проблемы вызывают вопросы обнаружения, фиксации и изъятия как следов биологического происхождения, так и следов рук в нативном виде, слаборазличимых практически на всех объектах-следоносителях, следов крови, в том числе замытых, слаборазличимых на темных, в том числе черных, объектах (ткани), а следов пота и слюны — на белых и флуоресцирующих объектах-следоносителях. Большинство исследователей обращают внимание на поиск микроколичеств веществ, микроследов, контактных следов биологического происхождения при использовании современных молекулярно-генетических методов. Установлено [11], что длительное и интенсивное воздействие УФ-лучей при осмотре вещественных доказательств на наличие следов крови может отрицательно действовать на генном уровне, т.е. разрушать молекулу ДНК.
Для решения этой проблемы разработан стационарный многофункциональный осветительный прибор «Фотобокс 3138». Для его апробации использовали специально подготовленные плоские (или близкие к плоским) объекты исследования:
— следы-объекты биологического происхождения (пот, слюна, кровь), оставленные на наиболее «сложных» для визуального восприятия объектах-следоносителях. Следы крови оставлены на тканях темных цветов (от черного до синего), пот, слюна — на бумаге и тканях преимущественно;
— следы рук, оставленные на различных по цвету объектах-следоносителях как в нативном состоянии, так и впоследствии выявленные с помощью различных методов: физических (дактилоскопические порошки), химических (нингидрин спрей кат.No. 201C, ДФО No. DFS200P), физико-химических (с помощью эфиров цианакриловой кислоты);
— другие часто встречающиеся объекты исследования традиционных и судебно-медицинских экспертиз (следы близкого выстрела, органических соединений, волосы, текстильные волокна).
Результаты исследования представлены в таблице. За положительный результат приняты визуально различимые, зафиксированные с помощью цифровой фотографии контрастные следы хорошего качества, с четко очерченными границами. Качество выявленных и зафиксированных следов рук определяли исходя из общепринятых в дактилоскопии критериев — четко отобразившихся частных и общих признаков. Отрицательный результат — визуально неразличимые следы на объекте-следоносителе.
Экспериментально выявленные компетенции осветителей прибора «Фотобокс 3138»
| Объект | Тип осветителя (длина волны) | ||||||
| белый | красный (630,6 нм) | желтый (594,1 нм) | зеленый (523,1 нм) | синий (458,1 нм) | УФ (370 нм) | ИК (850 нм) | |
| Кровь (пятна) | — | — | + | — | + | + | — |
| Выделения тела человека (пот, слюна) | — | — | — | — | + | + | — |
| Волосы | — | — | + | + | + | + | — |
| Следы близкого выстрела (продукты выстрела) | — | — | — | + | + | — | + |
| Следы органических соединений — нефтепродуктов | — | — | — | + | + | — | — |
| Волокна | + | + | + | + | + | + | — |
| Необработанные следы рук | — | — | + | + | — | — | — |
| Следы рук, выявленные ДФО | + | — | + | + | + | + | — |
| Следы рук, выявленные нингидрином | + | — | — | + | — | — | — |
| Следы рук, выявленные эфирами цианакриловой кислоты | + | — | + | + | — | — | — |
| Следы рук, выявленные эфирами цианакриловой кислоты, обработаны красителем «ARDROX» | + | — | + | + | + | + | — |
| Следы рук, выявленные дактилоскопическими порошками (в зависимости от свойства порошка) | + | — | + | + | + | + | — |
Примечание. + объекты зафиксированы с помощью цифровой фотографии в хорошем качестве; — объекты, визуально неразличимые.
Как видно из данных таблицы, осветительный прибор позволяет достаточно эффективно работать с большинством представленных объектов.
Следы биологического происхождения, например пятна крови, хорошо различимы при освещении желтым и синим источниками света; в ближнем УФ-диапазоне наблюдается флуоресценция белка (фиолетово-розовая), а пот и слюна выявляются в синем и ближнем УФ-диапазоне. Волосы достаточно четко можно дифференцировать на образцах ткани в желтом, зеленом, синем и ближнем УФ-диапазоне.
Представляют интерес визуализация и фиксация наиболее распространенных дактилоскопических объектов — следов рук. Так, необработанные (нативные) следы рук различимы при освещении желтым и синим источниками света. Следы рук, выявленные с помощью специальных средств, различимы и в других зонах спектра. При их визуализации большое влияние оказывают цветовые характеристики следа после его проявления: например, следы рук, выявленные нингидрином, приобретают красно-розовый цвет (пурпур Руемана), который отчетливо различим в видимой зоне спектра и при освещении зеленым источником. Использование флуоресцентного реагента ДФО позволяет наблюдать флуоресценцию не только в УФ-освещении, но также при желтом и синем освещении. Аналогичная картина наблюдается при обработке следов рук эфирами цианакриловой кислоты и флуоресцентным красителем «ARDROX».
При обработке следов рук дактилоскопическими порошками необходимо учитывать цветовые характеристики порошка, поскольку решающее влияние на визуализацию оказывается именно им. Так, например, следы рук, выявленные желтым немагнитным флуоресцентным порошком, видимы слабо при использовании желтого осветителя, а выявленные красным немагнитным порошком слабо видимы при использовании красного осветителя.
Следы органических соединений достаточно хорошо различимы при использовании зеленого и синего осветителя.
При работе с мишенями, содержащими следы выстрела, в том числе на темных и пестрых тканях, базовые характеристики визуально различимы при облучении в ИК-области спектра, в зеленой и синей.
Наличие изображений, полученных в различных спектральных диапазонах, позволяет уверенно решить вопросы обнаружения следов и повреждений. Отдельные возможности предоставляет обработка цифровых изображений в графических редакторах.
Улучшить различимость следов и их деталей на цифровых изображениях возможно прежде всего с помощью яркостно-контрастной коррекции изображения. Известные методы контрастирования [12, 13] основаны на преобразовании гистограммы значений яркости и реализованы во многих графических редакторах изображений, например в Adobe Photoshop CS4 Extended, Image J.
На рис. 3 (на цв. вклейке) приведены результаты обработки фотографий мишени в редакторе AdobePhotoshop CS4 Extended. Объект — цветная ткань со следом выстрела и небольшим повреждением материала. В середине каждого изображения расположен след выстрела, который маскируется рисунком ткани. Результат послойного автоконтрастирования каждого изображения приведен на рис. 3а1—3е1. Повреждение материала визуально хорошо выявляется, минус материала четко виден на рис. 3е1 (УФ-освещение) и выделен белой окружностью.
Рис. 3. Фотографии одного и того же фрагмента мишени.
Фотографии выполнены при различном освещении: а — белый свет; б — красный (630,6 нм); в — желтый (594,1 нм); г — зеленый (523,1 нм); д — синий свет (458,1 нм); е — УФ-освещение (370 нм); а1—е1 — результаты послойного автоконтрастирования соответствующих изображений.
Таким образом, сопоставление полученных экспериментальных данных с данными из литературных источников позволяет сделать следующее заключение:
— применение единичных источников света, например экспертного света Микс-450 (Конструкторское бюро специального приборостроения, Москва) с максимумом излучения на одной определенной длине волны, не позволяет визуализировать весь изучаемый спектр объектов-следоносителей;
— технические характеристики осветителя «Фотобокс 3138» дают возможность проводить колориметрический, спектрозональный и мультиспектральный анализы изображений объектов, обладающих достаточно большими размерными характеристиками, что принципиально невозможно достичь в существующих видеоспектральных компараторах.
Выводы
1. Показана принципиальная возможность использования многофункционального осветительного прибора «Фотобокс 3138» при исследовании объектов судебных экспертиз. Так, применение красного источника (630,6 нм) наиболее эффективно для выявления волокон. Использование желтого (594,1 нм) света позволяет контрастировать следы рук как в нативном виде, так и обработанные с помощью различных средств. Наибольшее количество исследуемых объектов-следоносителей контрастны при использовании зеленого (523,1 нм), синего (458,1 нм) и ближнего УФ-света (370 нм).
2. Спектральные характеристики разработанного прибора «Фотобокс 3138» позволяют получать высококачественные цифровые изображения объектов, пригодные для последующей математической обработки.
Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.