Цифровое маскирование изображений.

Программными средствами компьютерной фотографии может осуществляться и фотографическое маскирование.

В традиционной фотографии методы маскирования связаны с изготовлением масок, представляющих позитивное изображение исходного негатива на прозрачной подложке с определенным значением плотности и контраста. Сам процесс основан на вычитании плотностей одного изображения из другого при их совмещении, это позволяет усиливать слабовидимые детали изображений и ослаблять или устранять мешающие.

Для цифрового маскирования в графических программах используют функции по работе со слоями и каналами. Слой – это компьютерный аналог изображения на прозрачной подложке с определенными размерами, значениями яркостей, разрешением, режимом изображения и т. д.

Слои располагаются стопкой, основной слой всегда находится в самом низу и называется Задний план (Background), выше расположенные слои имитируют изображение на прозрачной подложке. В программе Adobe Photoshop в процессе исследования можно накладывать друг на друга неограниченное количество слоев, в каждом из которых может быть 24 канала. Ограничением является лишь объем оперативной памяти компьютера. Любое цветное изображение состоит из нескольких каналов в зависимости от цветовой модели: RGB – имеет три цветоделенных канала (красный, зеленый, синий), а CMYK – четыре (голубой, пурпурный, желтый и черный), причем каждый канал изображения можно отдельно редактировать.

Процесс цифрового маскирования при наложении двух и более изображений состоит в вычислительных математических операциях над матрицами точек накладываемых друг на друга изображений. При этом происходит пересчет значений яркостей (цветовых значений) точек (пикселов) изображений.

Применение программных средств значительно упрощает и ускоряет процесс фотографического маскирования. За короткое время можно выполнить несколько вариантов маскирования, варьируя плотность и контраст маски, степень ее резкости и прозрачности при различных режимах наложения для получения результата, с наилучшим эффектом выявления слабовидимого.

Для получения маски в программе Adobe Photoshop исходное изображение преобразовывают в негатив, для этого нужно выбрать в меню Изображение команду Коррекция и включить функцию Негатив.

В программе Adobe Photoshop реализуются все разновидности маскирования: резкое, нерезкое и субтрактивное.

При резком маскировании изготавливают резкую маску исходного изображения. Затем выделяют одно из изображений с помощью инструмента Область и с помощью инструмента Перемещение «перетаскивают» это изображение в окно со вторым изображением. Далее выбирают режим наложения изображений и степень прозрачности фона для получения желаемого результата. При резком маскировании со сдвигом сдвиг маски относительно изображения на нужное расстояние осуществляют с помощью инструмента Перемещение.

При нерезком маскировании обычно изготавливают маску с заданной степенью нерезкости. Получение нерезкой маски в компьютерной фотографии обеспечивает фильтр Размытие, с помощью которого можно изменять степень резкости маски.

При проведении субтрактивного маскирования изображение и маска, полученные в разных условиях съемки (разных спектральных зонах, условиях освещения и т. д.), накладываются друг на друга так же, как и в других разновидностях маскирования.

Небольшую разномасштабность или расположение деталей объектов под некоторым углом друг относительно друга исправляют с помощью функции Свободное трансформирование из меню Слой. Данная функция позволяет поворачивать одно из изображений относительно другого и изменять его масштаб.

После проведения маскирования осуществляют «сведение» многослойного изображения в один слой для экономии места на жестком диске компьютера (изображение, содержащее несколько слоев, занимает большой объем памяти). Для этого в меню Слой включают команду Выполнить сведение, а затем преобразовывают изображение в формат BMP.

Функция Слой программы Adobe Photoshop дает возможность совмещать изображения экспериментально, подбирая различные режимы наложения точек изображения, которые выбирают в диалоговом окне данной функции. Наиболее часто при криминалистических исследованиях используются следующие режимы наложения изображений: нормальный, умножение, осветление, сложение, вычитание, разница.

НОРМАЛЬНЫЙ режим приводит к полной замене значений яркостей изображения заднего плана яркостями накладываемого.

В режиме УМНОЖЕНИЕ значения яркостей пикселов перемножаются и полученный результат делится на 255. Результирующее изображение становится более темным. Эффект применения этого режима напоминает совмещение диапозитивов.

Режим ОСВЕТЛЕНИЕ дает эффект фотопечати с двух совмещенных негативов. В результате всегда получается более светлый оттенок

СЛОЖЕНИЕ изображений приводит к тому, что значения яркостей изображения суммируются. При этом темные области в обоих изображениях, имеющие нулевую яркость (0 + 0 = 0), остаются темными, а светлые (имеющие максимальную яркость 255) – светлыми.

Режим ВЫЧИТАНИЕ производит вычитание значения яркости заднего плана (нижнего изображения) из накладываемого изображения.

Действие режима РАЗНИЦА заключается в вычитании одного значения яркости из другого и последующего сохранения абсолютного значения в суммарном канале. Данный режим можно использовать для сравнения двух окрашенных оттисков печатей на документах. При этом светлые области, полученные на результирующем изображении, будут соответствовать тем участкам оттисков, в которых они отличались друг от друга.

[1] Мегапиксел – единица измерения разрешающей способности сенсора цифрового фотоаппарата, означающая миллион светочувствительных элементов матрицы – пикселов. Кроме того, каждый пиксел изображения имеет определенное значение яркости или цвета, т.н. битовое разрешение.

Битовое разрешение (количество полутонов или глубина пиксела) – это величина, которая определяет количество бит информации на один пиксел. Чем больше глубина пиксела, тем больше полутонов или цветовых оттенков содержится в изображении. Например, пиксел с битовой глубиной, равной единице имеет лишь два возможных состояния: черный и белый. Пиксел с битовой глубиной в 8 единиц имеет 2 ⁸, или 256 возможных оттенков серого. Пиксел же с битовой глубиной в 24 и 32 единицы имеет соответственно 2 ²⁴ и 2 ³², или миллионы и миллиарды возможных цветовых значений. Современные цифровые фотокамеры используют 24-битное или 32-битное представления цвета.

[2] В цифровых изображениях яркость каждого элемента или каждой из его цветовых составляющих выражается численными значениями от 0 до 255.

[3] Необходимо различать единицы измерения разрешения: принтер в буквальном смысле наносит на бумагу точки, поэтому и разрешение его измеряется в точках на дюйм (dot per inch – dpi); изображение же состоит из пик селов, а значит, характеризуется числом пикселов на дюйм (pixel per inch – ppi).

[4] Команды и функции по обработке изображений приведены для программы Adobe Photoshop версии 4.0. В более современных версиях программы названия команд и функций по обработке изображений могут отличаться.