Отримання і опрацювання візуальної інформації з об’єктів судово-медичної експертизи на базі цифрових технологій

Размещено на http://www.allbest.ru/

МІНІСТЕРСТВО ОХОРОНИ ЗДОРОВ'Я УКРАЇНИ

НАЦІОНАЛЬНА МЕДИЧНА АКАДЕМІЯ ПІСЛЯДИПЛОМНОЇ ОСВІТИ

імені П.Л. ШУПИКА

Автореферат

дисертації на здобуття наукового ступеня доктора медичних наук

ОТРИМАННЯ І ОПРАЦЮВАННЯ ВІЗУАЛЬНОЇ ІНФОРМАЦІЇ З ОБ'ЄКТІВ СУДОВО-МЕДИЧНОЇ ЕКСПЕРТИЗИ НА БАЗІ ЦИФРОВИХ ТЕХНОЛОГІЙ

ГУРОВ Олександр Михайлович

Київ - 2008

Дисертацією є рукопис.

Робота виконана в Харківській медичній академії післядипломної освіти МОЗ України.

Науковий консультант:

доктор медичних наук Филипчук Олег Володимирович, Головне бюро судово-медичної експертизи МОЗ України, завідувач відділенням судово-медичної криміналістики

Офіційні опоненти:

доктор медичних наук, професор Дідковська Софія Петрівна, Київський університет туризму, економіки і права, професор кафедри кримінально-правових дисциплін;

доктор медичних наук, професор Ольховський Василь Олексійович, Харківський національний медичний університет, завідувач кафедри судової медицини та основ права імені Заслуженого професора М.С. Бокаріуса;

доктор медичних наук, професор Завальнюк Анатолій Харитонович, Тернопільське обласне бюро судово-медичної експертизи, лікар судово-медичний експерт відділу комісійних судово-медичних експертиз.

Захист дисертації відбудеться « 05 » червня 2008 р. о 12.00 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 26. 613. 03 при Національній медичній академії післядипломної освіти імені П.Л. Шупика МОЗ України за адресою: 04112, м. Київ, вул. Оранжерейна, 9.

З дисертацією можна ознайомитись у бібліотеці Національної медичної академії післядипломної освіти імені П.Л. Шупика МОЗ України за адресою: 04112, м. Київ, вул. Дорогожицька, 9.

Автореферат розісланий « 05 » травня 2008 р.

Вчений секретар спеціалізованої вченої ради, кандидат медичних наук О.О. Гуріна

АНОТАЦІЯ

Гуров О.М. Отримання і опрацювання візуальної інформації з об'єктів судово-медичної експертизи на базі цифрових технологій. - Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора медичних наук за спеціальністю 14.01.25 - судова медицина. Національна медична академія післядипломної освіти ім. П.Л. Шупика, м. Київ, 2008 р.

У дисертації комплексно відпрацьовано методологічні підходи до використання цифрових технологій у судово-медичних дослідженнях, зокрема, обґрунтовано наукове положення про загальні, спеціальні та прикладні види отримання, обробки і використання візуальної інформації у судовій медицині. Шляхом експериментальних досліджень з подальшою апробацією на практичному судово-медичному матеріалі, розроблено комплекс методів та способів використання цифрових приладів (сканерів, фотоапаратів, відеокамер) для вивчення об'єктів судово-медичної експертизи при репродукційній зйомці, масштабному і метричному фотографуванні, безвиблисковій зйомці, фотографуванні видимої люмінесценції, в поляризованому світлі, в інфрачервоних променях, мікрозйомці, при кольороподільних та ідентифікаційних дослідженнях. На підставі аналізу й узагальнення результатів досліджень доведено, що застосування цифрових технологій поширює можливості наукового пізнання об'єктів судово-медичної експертизи, сприяє інтенсифікації дослідницького процесу та об'єктивізації висновків судово-медичного експерта.

Ключові слова: методологія судово-медичного дослідження, візуальна інформація, цифрові технології.

АННОТАЦИЯ

Гуров А.М. Получение и обработка визуальной информации с объектов судебно-медицинской экспертизы на базе цифровых технологий. - Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени доктора медицинских наук по специальности 14.01.25 - судебная медицина. Национальная медицинская академия последипломного образования им. П.Л. Шупика, г. Киев, 2008 г.

В диссертации комплексно отработаны методологические подходы к использованию цифровых технологий в судебно-медицинских исследованиях. Обосновано научное положение о разделении всех видов получения, обработки и использования визуальной информации в судебной медицине на три группы: общие (репродукционная съемка, масштабное и метрическое фотографирование), специальные (безотблисковая съемка, фотографирование в поляризованном свете, ультрафиолетовых и инфракрасных лучах, цветоделительная цифровая технология, микросъемка) и прикладные (фотографические технологии в идентификационных исследованиях).

Путем экспериментальных исследований с последующей апробацией на практическом судебно-медицинском материале, разработан комплекс методов и способов использования цифровых устройств (сканеров, фотоаппаратов, видеокамер) для изучения объектов судебно-медицинской экспертизы.

В качестве репродукционных устройств использовались планшетные сканеры для получения в основном копий черно-белых и цветных прижизненных фотографий. Полученные сканированные цифровые изображения удовлетворяют качественным требованиям для их применения в методике компьютерной суперпроекции черепа и прижизненной фотографии, а само сканирование становится первым этапом этого идентификационного исследования. Изучена возможность использования планшетного сканера для получения цифровых изображений объемных объектов судебно-медицинской экспертизы. Для определения глубины резкости конкретной модели сканера разработан и апробирован метрический клин, с помощью которого установлено, что достаточное для решения экспертных заданий качество цифрового изображения может быть получено на расстояниях до 3,5 - 4 см от поверхности сканера. Репродукционные черно-белые изображения получали также с помощью устройства УАР-2, а цветные - посредством телевизионных и видеокамер со стандартным телевизионным разрешением, что достаточно для получения качественного изображения на экране монитора. Для проведения масштабного и метрического цифрового фотографирования изготовлены различные виды масштабных линеек. Измерения на цифровых изображениях проводились с использованием как стандартных графических редакторов (Сorel Draw, Photopaint, Adobe Photoshop), так и специально разработанной аппаратно-программной системы ввода и обработки визуальной информации PIP. По разработанному алгоритму измерения на компьютерных изображениях проводились в случаях, когда следы на предмете-носителе становятся видимыми только при использовании специальных способов получения визуальной информации, например, цифровой съемки в инфракрасных или ультрафиолетовых лучах, а также при необходимости измерений повреждений по фотографиям из материалов дела. Установлено, что для судебно-трасологических исследований, где необходима особая точность измерений (до 0,1 мм), наилучшим инструментом для метрических исследований является система ввода и обработки изображений PIP.

Цифровое фотографирование в поляризованном свете с применением светофильтра ПФ-42 проводилось с целью нивелирования отблесков с глянцевых фотографий и плоских блестящих предметов. Фотографическую фиксацию микроскопической картины костных шлифов, текстильных волокон проводили с помощью поляризационного микроскопа МХП. Установлено, что благодаря эффекту поляризации на полученных цифровых изображениях повышалась четкость и контрастность картинки. При фотографической фиксации рельефных блестящих объектов наиболее рациональным приемом ликвидации отблесков является способ окуривания исследуемой поверхности парами хлористого аммония. Фото-, теле-, видео фиксация в эксперименте эффекта люминесценции пятен масла на предметах одежды проводилась с использованием источника излучения КД-33Л с ультрафиолетовым и «запирающими» светофильтрами. На полученных цифровых изображениях зафиксированы особенности люминесценции различных масел, что подтверждено на практических наблюдениях в случаях огнестрельной и автомобильной травмы. Изучены возможности цифровой фото- телесъемки в инфракрасной зоне спектра для обнаружения следов крови и копоти на темных тканях. Исследовано и предложено использовать свойство инфракрасных лучей проникать в ткани для выявления и цифровой фотографической фиксации давних малозаметных татуировок на теле человека. Разработана и апробирована цифровая цветоделительная технология, позволяющая с помощью стандартных возможностей компьютерных графических программ существенно ускорить и оптимизировать проведение цветоделительного исследования с целью дифференциации следов и предметов-носителей, на которых они расположены. Исследованы возможности цифровой микросъемки гистологических, цитологических, медико-криминалистических объектов. Предложен простой способ цифрового фотографирования микрообъектов. Эффективность методики микрофотосъемки на люминесцентном микроскопе ограничена вследствие высокого увеличения (до 1000х) и использования иммерсионного масла.

Адаптирована к условиям цифровой фотосъемки методика фиксации визуальной информации в трасологических идентификационных исследованиях повреждений от воздействия острых орудий. Определены основные принципы, способы и правила получения цифровых изображений следов для их последующего использования в процессе сравнительного исследования. С учетом уровня технической оснащенности судебно-медицинских учреждений Украины разработаны и апробированы в практических судебно-медицинских исследованиях три оригинальные методики отождествления личности по представленному черепу и прижизненной фотографии. Эффективность предложенных способов портретной идентификации заключается в том, что они не требует специального аппаратного или программного обеспечения, сокращается количество подготовительных этапов, а алгоритм самого совмещения не требует продолжительного времени. Выбор способа идентификационного исследования в условиях экспертного учреждения зависит от конфигурации имеющегося оборудования и подготовки судебно-медицинского эксперта.

На основании анализа и обобщения результатов исследований доказано, что применение цифровых технологий расширяет возможности научного изучения объектов судебно-медицинской экспертизы, способствует интенсификации процесса исследования и объективизации выводов судебно-медицинского эксперта.

Ключевые слова: методология судебно-медицинского исследования, визуальная информация, цифровые технологии.

ANNOTATION

Gurov O.M. Gathering and processing of visual information from forensic examination objects on the basis of digital technologies. - Manuscript.

Dissertation for scientific degree of Doctor of Medicine, Specialty 14.01.25 - Forensic Medicine. P.L.Shupyk National Medical Academy of Advanced Medical Studies, Kyiv, 2008.

The dissertation comprises holistic processing of methodological approaches to application of digital technologies in forensic studies, particularly, a substantiation of the cause of general, special and applied gathering, processing and usage of visual information in forensic medicine. By way of experimental studies with subsequent testing on practical forensic material, a complex of methods and ways of application of digital equipment (scanners, photo and video cameras) has been developed for study of forensic examination objects under reproduction photography, scale and metric photography, non-glare photography, visible luminescence exposure, in polarized light, in IR rays, micrographics, under color-separating and identification studies. On the basis of results of the research it has been proved that the application of digital technologies expands the capabilities of scientific study of forensic examination objects, favors more intense research process and more unbiased conclusions of a forensic examiner.

Keywords: methodology of forensic research, visual information, digital technologies.

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність теми. Виконання будь-якої експертизи, в тому числі і судово-медичної, потребує використання багатогранного процесу наукового пізнання на підставі дослідження предметів чи об'єктів, які несуть в собі інформацію про конкретну подію. Сам процес наукового пізнання в судовій експертизі потребує фіксації одержаних результатів, що слугує об'єктивним доказом виявлених фактів і тому може бути використаним у процесі розслідування злочину (О.В. Филипчук, 1996).

Фотографічний спосіб фіксації результатів вивчення об'єктів судово-медичного дослідження є одним з найбільш ефективних, показових і доступних, а тому здобув своє визнання і поширення в експертній роботі. В системі судової експертизи «фіксуюча» фотографія - це комплекс видів і методів фотографічної зйомки, в результаті застосування якої об'єкти зовнішнього світу відображаються у вигляді більш чи менш точних копій на папері, спеціальній плівці чи інших матеріалах (Н.В. Терзиев, 1963).

Однак, фотографія може бути використана не тільки в якості засобу відображення чи реєстрації, але і як інструмент дослідження. Дослідницька або «наукова фотографія» - це система методів фотозйомки, метою якої є встановлення не видимих іншими способами властивостей об'єкту, які відтворюються у навмисно зміненому вигляді, виявляючи чи підкреслюючи певні ознаки об'єкту вивчення (В.Г. Гончаренко, 1972). До таких способів слід віднести фотографування в поляризованому світлі, в граничних частинах спектру (ультрафіолетовій та інфрачервоній зонах), мікрофотозйомку, тіньову фотографію та ін.

Широке розповсюдження фотографічних методів дослідження і фіксації їх результатів в судовій медицині і криміналістиці давно засвідчило їх ефективність (G.Gamklou, 1964; Х.М. Тахо-Годи, 1975; Ю. Торвальд, 1975; К.Д Поль, 1985; И.М. Алпатов, 1986). До останнього часу ці способи традиційно передбачали використання фотографічних апаратів з фіксацією зображень спочатку на фоточутливу плівку, а потім на спеціальний папір (чи зразу на фотопапір - за методом фірми “Polaroid”). Не втратили вони свого значення і зараз, однак, використання негативного і позитивного процесу потребує значних затрат часу, спеціальних реактивів, відповідної підготовки дослідника. Безнегативний метод, крім того, значно обмежує можливості дослідницької фотографії, оскільки не дає змоги контролювати етап формування зображення і вчасно впливати на нього.

З розвитком комп'ютерних технологій, появою високопродуктивних, швидкодіючих комп'ютерів з великим об'ємом пам'яті (як оперативної, так і фіксованої), з початку 90-х років минулого століття з'явилась можливість використання принципово інших способів отримання, фіксації і обробки візуальної інформації, зокрема, для завдань судової медицини та криміналістики (Шупик Ю.П., Филипчук О.В., 1992; Солохин А.А., Киселев А.Л., 1992; З.С. Меленевська, Т.М. Кіліна, 2000). Першим з них був використаний метод сканування зображень. Основна мета сканування - одержання оцифрованого зображення у вигляді копії. На сьогоднішній день існує численна група завдань, вирішення яких без допомоги пристрою заведення і оцифрювання зображень неможливе (Д. Блатнер, Г. Флейшман, С. Рот, 1999). Судово-медичний експерт може скористатися можливостями сканера для сканування графічних схематичних зображень місця події, положення потерпілого і нападника, репродукції таблиць і фотографій з матеріалів справи та інших пласких об'єктів (І.М. Козаченко, 1999). Однак, можливості процесу сканування в судовій медицині ще не вичерпані і потребують свого подальшого вивчення.

В останні роки з'явились і інші пристрої одержання і заведення візуальної інформації в комп'ютер. Це - цифрові фотоапарати і відеокамери (О.В. Колесниченко, И.В. Шишигин, 2000). Межі їх використання в судовій медицині до цього часу вивчені зовсім недостатньо. Основне призначення їх, звичайно, також оцифрювання зображень, однак цифрові камери, поряд з величезною швидкістю роботи можуть знайти своє використання в науковій і дослідницькій роботі. Цифрові зображення вже знайшли своє використання в судовій медицині - у процесі ідентифікації особи за черепом і прижиттєвим фотопортретом (О.В. Филипчук, 1996; А.І. Марченко, 1999, ), судово-медичній трасології (С.С. Абрамов, 2000; С.А. Федоров, 2000), дослідженнях ушкоджень (О.І. Маканюк, 2001), однак, на цьому їх можливості також не вичерпані, що потребує відповідної апробації. Необхідно визначити можливості використання цифрових технологій в кольороподільних дослідженнях, експертизі слідів крові, вогнепальної і транспортної травми.

До теперішнього часу дослідження судових медиків переважно спрямовані на вивчення можливостей використання цифрової техніки як допоміжного засобу при виконанні судово-медичних експертиз. Не розроблено методологічних засад впровадження цифрових технологій у судову медицину, не вироблено науково обґрунтованих методів і правил їх практичного використання.

Актуальність проблеми використання цифрових технологій в судовій медицині і, зокрема, в судово-медичній криміналістиці зумовлена, по-перше, початковим етапом вивчення їх можливостей і подальшого втілення в судово-медичну науку і практику, по-друге, відсутністю наукових праць, які стосуються науково обґрунтованих підходів до проблеми в цілому і використання цифрового кодування в судово-медичній експертизі в прикладному аспекті.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Напрямок роботи пов'язаний з планами кафедри судово-медичної експертизи Харківської медичної академії післядипломної освіти стосовно відпрацювання нових об'єктивних методів дослідження в судовій медицині. Дисертаційне дослідження спрямоване на подальше виконання державної комплексної цільової програми боротьби зі злочинністю згідно з Указом Президента України від 17.09.1996 р. за № 837/96.

Мета і завдання дослідження. Мета дослідження - методологічне обґрунтування можливостей вивчення об'єктів судово-медичної експертизи на базі цифрових технологій, розробка та апробація нових методів і способів їх дослідження з використанням цифрових приладів.

Для реалізації поставленої мети визначено такі завдання:

1. Виробити методологічні засади використання цифрових технологій в судово-медичній експертизі.

2. Відпрацювати методику сканування об'ємних об'єктів судово-медичної експертизи.

3. Створити найбільш раціональний комплекс (цифрову фотолабораторію) для цифрового чорно-білого і кольорового фотографування, зйомки в ультрафіолетових та інфрачервоних променях в судово-медичній криміналістиці.

4. Розробити і апробувати методику цифрової кольороподільної фотографії для дослідження слідів крові.

5. Розробити оригінальні методики ідентифікації особи за черепом і фотопортретом (без використання спеціалізованого програмного забезпечення).

6. Вивчити можливості використання цифрових технологій при мікрофотозйомці та трасологічних дослідженнях.

7. Запропонувати практичні рекомендації щодо використання цифрових приладів при проведенні судово-медичних експертиз і досліджень.

Об'єкт дослідження - процес отримання і відображення візуальної інформації у цифровому вигляді.

Предмет дослідження - опрацювання цифрових технологій для отримання і обробки візуальної інформації з об'єктів судово-медичної експертизи.

Методи дослідження: репродукційна зйомка, масштабне і метричне фотографування, безвиблискова зйомка, фотографування видимої люмінесценції, в поляризованому світлі, в інфрачервоних променях, мікрозйомка, фотографічні технології в кольороподільних та ідентифікаційних дослідженнях.

Наукова новизна одержаних результатів. Комплексно відпрацьовано питання методологічних підходів до використання цифрових технологій у судовій медицині.

Вперше в судовій медицині на матеріалі Головного бюро судово-медичної експертизи МОЗ України, Київського та Харківського обласних бюро проведено широку апробацію можливостей використання цифрових технологій як засобів відображення візуальної інформації і науково-дослідницького процесу в судово-медичній експертизі.

Створено і апробовано оптимальний комплекс фото- теле- відеоприладів для вирішення основних завдань судово-медичної криміналістики.

Вперше запропоновано і втілено в практику використання методу планшетного сканування для дослідження об'ємних об'єктів судово-медичної експертизи.

Вперше для вивчення слідів крові на об'єктах судово-медичної експертизи запропоновано оригінальні способи кольороподільної цифрової фотографії. Розроблено і практично реалізовано методику фотографування в ультрафіолетовій і інфрачервоній зонах спектру за допомогою цифрових інфрачервоних телекамер та мікрофотографування.

Створено, апробовано і втілено в практику три оригінальні методики комп'ютерної суперпроекції цифрових зображень черепа і зажиттєвого фотопортрету, які не потребують спеціального програмного забезпечення, тобто можуть бути використані в будь-якому практичному закладі судово-медичної експертизи.

Уперше відпрацьовано методику фіксації результатів трасологічної ідентифікації гострих рубаючих предметів методами цифрового кодування зображень.

Практичне значення отриманих результатів. В роботі показано можливості використання цифрових технологій для вирішення різноманітних практичних задач судово-медичної експертизи. Запропоновано найбільш раціональний комплект доступної сучасної цифрової апаратури, який може бути запроваджено в будь-якому бюро судово-медичної експертизи. Викладені методики фотографування є сучасними, високотехнологічними і забезпечують якнайшвидше одержання результатів, що вигідно виділяє їх у порівнянні з традиційним фотографуванням (на основі негативного і позитивного фотопроцесу).

Розроблені й апробовані цифрові технології забезпечують технологічність, об'єктивність і надійність методів судово-медичного дослідження. Вони реалізовані для діагностики мікроскопічних об'єктів, невидимих і слабко помітних слідів крові на одязі потерпілого, на місці події, що важливо для практичного використання у відділеннях судово-медичної криміналістики.

Реалізація апробованих нових способів комп'ютерно-цифрової суперпроекції зображень черепа і фотографії людини, яку ототожнюють, на відміну від раніше запропонованих методів, не потребує спеціалізованого програмного забезпечення, що значно здешевлює такі дослідження і забезпечує можливість їх широкого використання.

Вперше з'явилась можливість використання найбільш раціонального способу фотографічної фіксації результатів трасологічної ідентифікації гострих предметів, що на практиці забезпечує об'єктивність і більш високу надійність процесу ототожнення знаряддя травми.

Запропоновані методики засвідчили їх достатню ефективність, надійність і вже використовуються в Головному бюро судово-медичної експертизи МОЗ України, Дніпропетровському, Київському, Луганському, Сумському, Харківському, Херсонському обласних бюро судово-медичної експертизи, можуть бути корисними і для закладів судової експертизи Міністерства Юстиції і Міністерства Внутрішніх Справ України.

Особистий внесок здобувача полягає у широкій апробації автором цифрових комп'ютерних технологій з метою їх використання в судово-медичній експертизі.

Автор особисто розробив методологію одержання і використання оцифрованих зображень, їх обробку з метою оптимізації візуальних образів відповідно до поставлених завдань в кожній з судово-медичних методик.

Реалізовано ідею автора про доцільність і високу ефективність проведення кольороподільних досліджень за допомогою цифрових методів дослідження.

Власноруч розроблено і апробовано три нових способи ідентифікації особи за черепом і прижиттєвим фотопортретом гаданої особи.

Запропонована раціональна методика фіксації і представлення результатів трасологічної ідентифікації гострих рубаючих предметів.

За замовленням автора і під його керівництвом групою програмістів розроблено спеціальний блок комп'ютерної програми РІР, яка дозволяє проводити точні виміри між будь-якими деталями фотозображення, представленого у цифровому форматі.

Апробація результатів дисертації. Результати досліджень, що включені до дисертації, були оприлюднені: 1) на методичній нараді судово-медичних експертів Херсонського обласного бюро судово-медичної експертизи (м. Херсон, 2001 р.); 2) на науково-практичних нарадах та нарадах-семінарах начальників обласних бюро судово-медичної експертизи України (м. Чернівці, 2002 р., м. Дніпропетровськ, 2003 р., м. Одеса, 2005 р., м. Суми, 2006 р., м. Ужгород 2007 р.); 3) на науково-практичній нараді-семінарі завідувачів відділень судово-медичної криміналістики та судово-медичної цитології бюро судово-медичної експертизи України (м. Львів, 2004 р.); 4) на засіданнях Харківського товариства судових медиків і криміналістів (2005, 2006, 2007 р.р.); на міжкафедральному семінарі співробітників кафедри судово-медичної експертизи Харківської медичної академії післядипломної освіти, кафедри судової медицини та основ права Харківського національного медичного університету за участю науковців з судової експертизи інших навчальних і наукових закладів та провідних фахівців Харківського обласного бюро судово-медичної експертизи та (2008 р.).

Публікації. Основні результати дисертації викладено у 25 роботах, 20 з яких опубліковані у відповідності до вимог, викладених у п. 3 постанови ВАК України від 15.01.03 № 7-05/1, у виданнях, включених до затвердженого ВАК України переліку видань. Одноосібно опубліковано 24 роботи, одна робота - у співавторстві. За результатами дисертаційного дослідження здобувачем отримано три патенти України.

Обсяг і структура дисертації. Дисертацію викладено українською мовою на 279 сторінках комп'ютерного набору. Робота містить такі складові частини: титульний аркуш, зміст, перелік умовних позначень, вступ, огляд літератури за темою досліджень, характеристика загальної методики й основних методів досліджень, три розділи власних досліджень, аналіз і узагальнення результатів досліджень, висновки, практичні рекомендації, список використаних джерел. Дисертація проілюстрована 97 рисунками (схеми і фотографії) та однією таблицею. Бібліографічний список включає 411 джерела, з них 349 кирилицею, 62 - латиницею.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

судовий медичний трасологічний зйомка

У першому розділі дисертації викладено огляд вітчизняної та зарубіжної літератури щодо впровадження у судову медицину та криміналістику технологій відображення візуальної інформації. Зазначено, що на певному етапі розвитку цифрових технологій з'явилась можливість їх використання у судово-медичній експертизі. Проаналізовано результати наукових досліджень у цьому напрямку. Визначено теоретичні та прикладні аспекти наукової проблеми, яка підлягає розв'язанню.

Другий розділ містить характеристику загальної методики і основних методів досліджень. Для виконання поставленої в роботі мети і намічених завдань використано експериментальні способи дослідження і, як їх підтвердження, спостереження з поточної практики відділень судово-медичної криміналістики Головного, Київського і Харківського обласних бюро судово-медичної експертизи, виконаних в 1997-2006 роках.

Всі види отримання, обробки і використання візуальної інформації в судовій медицині розподілено на три групи: загальні види, які не потребують використання спеціальних способів підготовки об'єктів чи спеціальних приладів, побудовані на загальноприйнятих правилах виконання таких робіт, однак, мають деяку специфіку, зумовлену судово-медичною спрямованістю завдання; спеціальні види фото- теле- відеотехнологій є дослідницьким процесом, що потребує використання спеціальних прийомів чи спеціального обладнання і відповідної підготовки дослідника; прикладні види цифрових технологій - незвичні для інших видів наукових досліджень, обумовлені специфічними завданнями судової медицини, мають свої правила і алгоритми виконання.

У відповідності до викладеного, матеріал роботи розділено за видами та кількістю виконаних експериментів і практичних експертиз (досліджень), на 3 групи і 9 підгруп, що представлено в таблиці 1.

Для презентації деяких можливостей фотографічних методів дослідження використано архівний матеріал відділення судово-медичної криміналістики Головного бюро судово-медичної експертизи МОЗ України. Було вивчено 752 архівних "Висновків експерта" ("Актів судово-медичного дослідження").

Загальні види зйомки. Репродукційна зйомка методом сканування зображень. В цю підгрупу ввійшло 75 експериментальних досліджень і 13 практичних експертиз, виконаних з метою апробації сучасних способів репродукції зображень пласких об'єктів і визначення можливостей методу планшетного сканування для отримання первинних візуальних зображень об'ємних предметів. Використовували планшетні сканери Hewlett Packard Scan Jet 5p, який має фізичну роздільну здатність 300 точок на дюйм, глибину кольору - 24 біт, та Epson Perfection 1260 Photo (фізична роздільна здатність 1200 точок на дюйм, глибина кольору 48 біт). Пласкими (площинними) об'єктами були в основному зажиттєві фотопортрети осіб, яких потрібно було ідентифікувати при наданні на експертизу черепа. Тобто, одержання копій фотопортретів було першим етапом у методиці комп'ютерної суперпроекції черепа і зажиттєвого фотознімку. Ставилось завдання - отримати копію, яка в подальшому в процесі ототожнення повинна відповідати необхідним якісним умовам методу комп'ютерної суперпроекції зображень черепа і портрету, для забезпечення бездоганної розмітки контурів обличчя і основних константних точок (надперенісся, кути очей, носова, вушні, підборідочна, кути рота). Сканування проводили, дотримуючись типових інструкцій до сканерів, що надаються виробником.

Таблиця 1. Розподіл матеріалу за кількістю та видами проведених досліджень

Планшетні сканери використовували в якості засобу (пристрою) для отримання зображень об'ємних об'єктів. Це, в першу чергу, невеликі речові докази типу ножів, молотків, металевих стержнів, патронів, куль і гільз, викруток, тощо. Можливість отримання достатньо якісних картинок обумовлена конструктивними характеристиками сканерів - відносно великій фокусній віддалі (а звідси і глибині різкості) оптичної системи пристрою. Для визначення глибини різкості, яку забезпечує сканер, було розроблено й виготовлено метричний клин та проведено його тестування. Метричний клин має одинадцять міліметрових шкал, розташованих сходинками одна над одною через кожні 2,5 мм. Пристрій поміщали на скло сканера міліметровими шкалами донизу, так що перша з них знаходилась у фокальній поверхні апарата, друга - на 2,5 мм догори від неї і т.д. Зверху клин накривали чорною світлонепроникною тканиною для уникнення попадання світла на вікно сканера. Одержані зображення оцінювали з точки зору різкості шкал, наявності перспективних і метричних порушень. При необхідності одержання збільшених (часом до 15-20 разів) копій сканер Epson Perfection 1260 Photo в порівнянні з Hewlett Packard Scan Jet 5p дає більш якісне зображення, що можна пояснити його вчетверо більшою роздільною здатністю.

В частині випадків була необхідність використання засобів копіювання з більшою роздільною здатністю, наприклад, цифрових фотокамер. Для цього користувались цифровими фотоапаратами фірми Olympus America і Canon Computer Systems (мод. Power Shot 600). Записані на картку пам'яті фотоапарату кадри дублювали на жорсткий диск комп'ютера у вибраному графічному форматі і подавали на екран монітора. Використовували також цифровий фотоапарат SONY F-707, який має інфрачервоне джерело випромінювання, що поширює можливості його використання для вирішення експертних завдань. Освітлення об'єктів зйомки проводили частіше за рахунок вмонтованого в апарат автоматичного фотоспалаху, рідше використовували яскраве денне освітлення чи фотолампу потужністю 1000 ват.

Можливість проведення репродукційної зйомки за допомогою телевізійної чи відеокамери, було апробовано на практичному матеріалі. Чорно-білі зображення отримували за допомогою приладу УАР-2. В роботі також користувались телевізійною камерою “Oscar”, відеокамерами «Panasonic», «Sharp VL-C7400E», "Samsung 8 VP-W60". Всі перераховані камери є аналоговими, тобто потребували перетворення аналогового сигналу в цифровий вигляд для запису зображення в комп'ютер. Для цього використовували пристрої відеозаведення: адаптер FG-22, плату Aver Video Commander 2, ТV-тюнер.

Масштабне і метричне фотографування. В цьому розділі роботи випробовували різні види масштабних лінійок і досліджували можливості оптимального проведення вимірів на зображеннях, отриманих за допомогою цифрових технологій (цифрові фотоапарати, телекамери, відеокамери). За замовленням було виготовлено три види масштабних лінійок, що поміщали у площину зйомки. В залежності від величину об'єкту і поставленого завдання, одні з них мали чорні та білі поділки ціною по 1 см, довжину 50 см, два інші види - міліметрові шкали у вигляді матових фотографій на контрастному чорному та білому фоні.

Виміри на одержаних комп'ютерних картинках робили з використанням різних графічних редакторів PIP, Сorel Draw, Photopaint, Adobe Photoshop. Розроблена система заведення і обробки візуальної інформації РІР (“Pіnguin Image Processing”) має свій захватник кадру, який здійснює оцифрювання стандартного телевізійного сигналу. РІР - це відкрите інструментальне середовище для обробки та аналізу зображень. Програма дозволяє робити виміри між позначеними точками, попередньо встановивши масштаб (ціну поділки), що робить її дуже зручною для таких завдань.

Необхідність проведення вимірів на візуальних комп'ютерних зображеннях виникали на знімках, зроблених з використанням спеціальних способів одержання візуальної інформації. В експертизі вогнепальних пошкоджень на одязі з тканин темного кольору використовували зйомку в інфрачервоних променях. Оскільки візуально кіптява пострілу не видна, її форму і розміри можна оцінити лише на одержаних знімках. Це ж стосується і люмінесценції, яка видна лише при опромінюванні джерелом ультрафіолетових променів, тому форму і метричні ознаки також можна зробити по одержаних візуальних картинках. Особлива точність вимірів була необхідною в трасологічних дослідженнях, де встановлювали ширину тіней від валиків (чи борозенок) на мікрорельєфі. Використання вимірних можливостей графічних редакторів буває необхідним і при необхідності оцінки метричних показників пошкоджень (садна, синці, рани) на фотознімках потерпілих в матеріалах справи.

Для проведення вимірів деталей мікрооб'єктів (кісткових комірок, структур гаверсових систем остеонів, гістопрепаратів, текстильних волоконець тощо) користувались стандартним мікрометром МОВ-1-15х, встановленим на мікроскоп типу МБР-1, МХП. У випадках необхідності вимірів параметрів дещо більших об'єктів (порошинок) фотографування проводили також через мікроскоп, при цьому вони поміщались в препараті на прозору масштабну шкалу з ціною поділок по 0,01 мм.

Спеціальні види зйомки. Безвиблискова зйомка та фотографія у поляризованому світлі. Необхідність застосування засобів ліквідації блисків в першу чергу виникала при репродукційній фотозйомці цифровим фотоапаратом. Для нівелювання небажаних блисків користувались поляризаційним світлофільтром ПФ-42. Всього було зроблене 30 досліджень у 12 випадках, коли виникала потреба копіювання глянсових фотознімків, які в подальшому використовувались з метою ідентифікації особи за черепом і прижиттєвим фотопортретом, чи при зйомці блискучих предметів (клинок ножа, тощо).

Фотозйомку в поляризованому світлі використовували при дослідженні мікропрепаратів кісткових шліфів. Сам процес дослідження, так і фотографування дають кращі результати при використанні поляризаційного мікроскопа (користувались бавовняним мікроскопом МХП). При цьому цілий ряд речовин, які мають подвійне променепереломлення, і при звичайному дослідженні виглядають безколірними, у поляризованому світлі отримують різне забарвлення. За рахунок ефекту поляризації і отримання кольорового зображення підвищується чіткість, контрастність зображень в гістопрепаратах кісткової тканини, дуже доцільним є дослідження таким способом і текстильних волоконець (вилучених із знарядь травми), особливо синтетичних чи бавовняних. Апробацію було проведено на 90 препаратах спаленої (і нативної) кісткової тканини і на 40 препаратах текстильних волокон.

При цифровій фотографічній фіксації трасологічних досліджень, особливо при зйомці слідів сковзання леза знаряддя травми на кістковій чи хрящовій тканині, для запобігання виблисків поверхню окурювали парами хлористого амонію за методикою Ю.П. Шупика (1966).

Фотографування видимої люмінесценції. Такий вид дослідження і фіксації його результатів в судово-медичній практиці приходиться використовувати в основному при експертизі вогнепальних пошкоджень і при транспортній травмі (автомобільній, мотоциклетній, залізничній). Всього було зроблено 42 експерименти і проведено 9 досліджень на поточному практичному матеріалі.

Для збудження люмінесценції користувались джерелом ультрафіолетового освітлення - ртутно-кварцевою лампою КД-33Л з ультрафіолетовим світлофільтром типу УФС-2. В якості "запираючого" світлофільтра перед об'єктивом фотокамери використовували стандартизовані кольорові стекла ЖС-17, ЖС-18 для поглинання синього світла, що випромінює фон об'єкту, на якому розташований люмінесціюючий слід. Використовували спектрозональну установку "Спектр-2", що має спеціальний темний бокс, в якому поміщається речовий доказ і джерело УФ-випромінювання; в цьому випадку відпадає необхідність затемнення кімнати. Зйомку робили як одним з цифрових фотоапаратів, так і телекамерою "Оскар" чи відеокамерою "Samsung 8 VP-W60". Досліджували особливості люмінесценції різних мастил (автомобільне, машинне, зброярське, харчове) на предметах одягу (бавовняна тканина білого і чорного кольорів). В практичних спостереженнях робився пошук накладень змазки каналу ствола при вогнепальних пошкодженнях і слідів автомобільного мастила на наданих речових доказах.

Телезйомка в інфрачервоних променях дозволяє виявляти деякі властивості слідів і накладень, які не видні при звичайному освітленні. Ряд об'єктів, непрозорих при звичайному світлі, є прозорими для ІЧ-променів, що найчастіше й використовується в судовій медицині. Так, в практичних експертизах виникала необхідність контрастування слідів крові, кіптяви на темній текстильній тканині (чорній, темно-синій, коричневій). Апробацію такої можливості проведено в експериментах з використанням пошкоджень внаслідок пострілів з мисливської рушниці в межах дії додаткових факторів пострілу. Постріли робили в мішені розмірами 30х30 см, виготовлені з текстильних тканин чорного і темно-синього кольору.

Крім того, інфрачервоні промені мають здатність глибше, ніж звичайне світло, проникати в предмет, що знайшло своє використання для дослідження слабко помітних татуювань на тілі трупа чи живої людини. Для зйомки в інфрачервоній зоні спектру користувались інфрачервоною телевізійною камерою “Oscar”. Така портативна камера добре сприймає весь спектр денного світла, однак, на відміну від інших теле- чи відеокамер і цифрових фотоапаратів, захоплює і інфрачервону ділянку спектру до 850 нм. Зйомку в ІЧ-променях виконували у спосіб, який не потребує затемнення кімнати: предмет зйомки освітлювався звичайною 100-ватною лампою розжарювання, а спектральний темно-червоний чи інфрачервоний світлофільтр (КС-17-19, ІКС-1, ІКС-2, ІКС-3) встановлювався перед об'єктивом камери.

Кольороподільна цифрова технологія. Оцінка слідів крові на одязі, тілі потерпілого чи на місці події, на підставі якої можливе встановлення місця скоєння злочину, визначення механізму травми і слідоутворення, потребує отримання різних за тональністю відтворення деталей з метою контрастування слідів і тла. Останні за своїм кольором чи колірним відтінком можуть бути збіжними, так що сприйняття оком стає неможливим або значно утрудненим. Використання в таких випадках звичайної чорно-білої фотографії не призводить до успіху. Кольорова фотозйомка є корисною, коли близькі за яскравістю і насиченістю об'єкти відрізняються за своїм спектральним складом (наприклад, червоний і синій чи темно-сірий). Цифрових кольороподільна технологія ґрунтується на тому, що матриці цифрових пристроїв забезпечують кольоропередачу практично всієї ділянки видимої частину спектру. Відпала необхідність підбору світлофільтрів, адже обробка зображень за допомогою сучасних графічних редакторів передбачає ту ж процедуру підбору спектральних характеристик зображень, однак вже електронно-комп'ютерним шляхом.

Відпрацювання методики кольороподільної фото- відеозйомки проводилося на підставі 500 експериментів, в яких застосовували фотографування цифровим фотоапаратом чи відеокамерою двох різних за кольором об'єктів, розміщених в одному полі зору. Після отримання кольорового фотозображення, його піддавали комп'ютерній обробці за допомогою графічних редакторів (PIP, Сorel Draw 6.0, 9.0, Photopaint 6.0, 9.0, Adobe Photoshop 3.0, 5.5, Kodak Imaging). Результати випробувань знайшли своє підтвердження в 10 практичних експертизах.

Мікрозйомка. Мікроскопічна техніка дає можливість вимірів мікроскопічних об'єктів, дозволяє проводити вивчення деталей, видних при ульрафіолетовому випромінюванні, у поляризованому світлі, в темному полі, є можливість проведення порівняльного дослідження двох об'єктів одночасно тощо. В роботі користувались стереоскопічними мікроскопами МБС-1, МБС-2, МБС-9 при збільшеннях від 1х до 56х. Для фотографування через стереомікроскоп використовували відеокамеру чи цифровий фотоапарат, що знаходились на фотоштативі; об'єктив підводили до одного з тубусів. У процесі роботи відпрацьовували методику фотографування порошинок при вогнепальних пошкодженнях, накладень текстильних волокон, кінців ниток пошкоджень одягу при дії колюче-ріжучих предметів, слідів сковзання леза рубаючих знарядь на кістках. Всього було вивчено 280 таких об'єктів.

В судово-медичній практиці широко використовується мікроскопічне дослідження у прохідному світлі, в першу чергу це стосується гістологічних препаратів. Для апробації можливостей фотофіксації мікроскопічних зрізів, використовуючи відеокамеру чи цифровий фотоапарат, проводили зйомку гістопрепаратів з різним їх фарбуванням, всього 40 випадків. Методику зйомки при дослідженні за допомогою люмінесцентного мікроскопу відпрацьовували на 7 випадках з практики роботи судово-цитологічного відділення.

Відпрацьовували методику фотографування мікроостеологічних препаратів при використанні мікроскопічної діагностики дрібних відламків кісток (спалених і без ознак дії високої температури) з метою встановлення їх видової належності. Мікропрепарати готували у двох варіантах - об'єкти розтертих кусочків спалених кісток та виготовлення кісткових шліфів. Мікроскопію проводили на бавовняному мікроскопі МХП у прохідному звичайному та поляризованому світлі при збільшенні 150 - 300х. Всього в 11 експертизах було виготовлено біля 250 мікропрепаратів.

Прикладні види фото-відеозйомки. Фотографічні технології в судово-медичній ідентифікаційній трасології. Відпрацьовувалась методика порівняльного дослідження у класичному варіанті трасологічної ідентифікації за слідами сковзання леза гострого рубаючого знаряддя травми на кістковій тканині та колото-різаних ушкоджень на хрящовій тканині. В експериментах трьома різними сокирами наносили експериментальні пошкодження-розруби кісток (черепа, довгих трубчастих). Після підготовки об'єктів їх досліджували за допомогою стереомікроскопа МБС-9 чи МБС-2 з метою оцінки придатності трас для наступного порівняльного вивчення. Для модулювання таких же слідів, необхідних для порівняння, робили експерименти на пластинах зуботехнічного воску. Були визначені основні принципи, засоби і правила отримання цифрових зображень слідів в процесі ідентифікаційного дослідження.

Теле-фото-відеозйомка при ідентифікації особи за черепом та зажиттєвим фотопортретом. Аналіз відомих методів портретно-остеологічної ідентифікації особи свідчить, що вони потребують унікальної плати відеозаведення і спеціального програмного забезпечення. Розробка з використанням стандартного обладнання (УАР-2) не вимагає особливого програмного забезпечення, однак, для її використання знову ж таки необхідно мати оригінальну плату-відеозахватник кадра. Відпрацьовано та апробовано в 30 практичних експертизах три оригінальні методики ототожнення особи за наданим черепом і фотопортретом гаданої особи, які не потребують спеціальної відеоплати чи оригінального програмного забезпечення.

Спосіб 1. Теле- відеосуперпроекція з діапозитивом передбачає наявність будь-якої теле- чи відеокамери (як цифрової, так і аналогової). З фотопортрета за допомогою сканера, теле- чи відеокамери або цифрового фотоапарату отримують копію, записану файлом, і роздруковують на прозору діапозитивну фотоплівку з розміром голови, що складає десь 3/4 вертикального розміру екрану монітора. Діапозитив за допомогою липкої стрічки прикріплюють на екран комп'ютера. Після цього телевізійною чи відеокамерою проєціюють на екран монітора зображення наданого черепа, поміщеного на спеціальну підставку на чорному тлі. Зображення черепа корегують відносно величини обличчя на діапозитиві. При збіжності обох зображень (позитивний результат) картинку черепа фіксують і записують у вигляді графічного файлу у тому ж форматі, що й картинка обличчя. На кінцевому етапі зображення черепа і зображення обличчя зчитують графічним редактором (Сorel Draw, Adobe Photoshop чи ін.), одну з картинок роблять напівпрозорою і накладають одна на одну. Опцією "Об'єднання" їх з'єднують в одну картинку і записують одним графічним файлом, який і буде остаточним результатом проведеної роботи.

Спосіб 2. Цифрова фотосуперпроекція з прозорим діапозитивом розрахована на випадок, коли в бюро судово-медичної експертизи відсутня телевізійна чи відеокамера, але є сучасний цифровий фотоапарат, обладнаний системою відеозапису. Цей факт дозволяє його використання у запропонованій методиці суперпроекції відеозображень зажиттєвого фотопортрету і представленого черепа, яка виконується за тими ж правилами і алгоритмом, що й попередня. Цей спосіб також не потребує спеціального програмного забезпечення чи унікальної плати відеозаведення. З використанням такого способу було проведено 10 практичних судово-медичних ідентифікаційних експертиз, на яких було відпрацьовано алгоритм дослідження, встановлено його переваги і недоліки у порівнянні з іншими - запропонованими нами і іншими авторами.

Спосіб 3. Теле-відео-фото-суперпроекція з використанням програми Adobe Premiere. Для її реалізації необхідно мати будь-яку теле- чи відеокамеру або цифровий фотоапарат, що працює в режимі відеопоказу і стандартну програму Adobe Premiere, версії 6.0 (або більш пізні). Після запуску програми в режимі роботи "Відео" в опції "Захоплення фільму" на екран монітору подають зображення фотопортрету гаданої людини. Після кадрування і наводки на різкість, зображення фіксується на екрані монітору комп'ютера у вигляді растрової (прозорої на 40%) картинки. Далі на підставці встановлюють наданий череп. Через збережену прозору картинку фотопортрету водночас видно і зображення черепа. Після звичайної корекції величини зображення черепа розміру портрету, цифровий прилад переводять у режим простої подачі зображення на екран, фіксують його і записують графічним файлом. В подальшому файл фотопортрету і раніше записаний файл черепа зчитують графічним редактором (Сorel Draw 6.0, 9.0, Photopaint 6.0, 9.0, Adobe Photoshop 3.0, 5.5 чи ін.), одне із зображень за допомогою інструменту "Прозорість" переводять у растрову картинку (40-50% прозорості), нарешті, обидва зображення накладають одне на інше, об'єднують і підбирають оптимальне співвідношення яскравості і контрасту. Записаний графічний файл і є остаточним результатом відео (чи фото-, теле-) суперпроекції.

У третьому розділі викладені методологічні засади використання цифрових технологій в криміналістиці і судовій медицині та результати досліджень щодо загальних видів отримання, обробки і використання візуальної інформації у судовій медицині.

Методологія, як учення про структуру, логічну організацію, методи і засоби діяльності, є основою для успішного вирішення різноманітних завдань в науковій та практичній роботі. У більшості випадків в практиці судово-медичної експертизи ставиться завдання ідентифікаційного плану. Відпрацювання методів дослідження об'єктів судової ідентифікації пов'язане із встановленням об'єктивних зв'язків і співвідношень між подією злочину і знайденими речовими доказами, з розкриттям закономірностей, що обумовлюють пізнання тотожності об'єктів порівняння. З іншого боку, ототожнення є логічною дією, завдяки якій встановлюється тотожність предмета і досягається визначеність тверджень про нього. Для пізнання сутності явища не достатньо для його вияву загальних основ, важливо вияснення специфіки і характерних ознак, тобто вивчення специфічної структури ідентифікації для отримання доказу тотожності. Знайдення комплексу слідів-відображень, що характеризує ототожнюваний об'єкт, складає головне завдання, оскільки може бути використаним у наступному процесі ідентифікації. При дотриманні необхідних правил, фотографування, теле- відеофіксація, як інструменти дослідження, надають можливість досить широко охарактеризувати об'єкт. Використання цифрових засобів об'єктивної реєстрації, таких як сканери, цифрові фотоапарати і відеокамери, відзначається значно більшою ефективністю і надає можливість впливу на процес отримання зображень з метою змін їх характеристик.

Репродукування графічних зображень в судово-медичній практиці найчастіше пов'язане з необхідністю посилання в експертному документі на вже наявні графічні образи з метою виявлення їх об'єктивних характеристик. Репродукція методом сканування може бути використана для отримання фотозображень людини, яку потрібно ідентифікувати, по наданому черепу та зажиттєвому фотопортрету. Випробування можливостей цього способу засвідчило його доцільність лише у випадках надання фотопортретів досить великого розміру (не менше 10х15 см). Умовою успішної ідентифікації методом суперпроекції зображень черепа і зажиттєвої фотокартки, є отримання копії фотопортрету, на якій вертикальний розмір голови складав би не менше 2/3 висоти екрану монітора комп'ютера. При репродукції фотокартки меншого розміру, наприклад зі стандартного паспортного портрету, методом сканування отримували копії з недостатньою чіткістю, тому краще скористатись іншими засобами копіювання, зокрема, фотографічними. Перевагою методу сканування є гарантія відсутності виблисків у репродукційному процесі глянцевих фотокарток. Для визначення розбіжностей між метричними даними оригіналу і сканованої копії було проведено десятиразове сканування двох міліметрових лінійок-масштабів з чорними позначками на білому тлі, розміщених у двох перпендикулярних площинах. Отримані зображення роздруковували на лазерному принтері і, після цього, визначали збіжність міліметрових позначок на еталонах і на копіях. Отримані результати засвідчили практично відсутність різниці між лінійними розмірами шкал (похибка склала менше 1 мм). У 20 практичних випадках для отримання зображень пошкоджень, в тому числі і ран на клаптях шкіри, використовували метод сканування. Зображення у масштабі 1:1 дозволили, по-перше, провести точно і зручно виміри не на самому речовому доказі, а на сканованій репродукції; по-друге, такі зображення можуть бути використані у подальшому при проведенні повторних експертиз, особливо у спірних випадках, наприклад, стосовно ширини клинка.