fotografia powiększalnik

3. KOMPUTEROWE WSPOMAGANIE PROCESU OBSERWACJI I POMIARU
3.1. Proces obserwacji
Najprostszym przyk³adem mo¿liwego sensownego wykorzystania komputera
w ekspertyzie pismoznawczej jest wspomaganie procesu obserwacji - poprzez zastosowanie sprzê¿onego z komputerem „kamwidu” [czyli najprostszej kamery „wideo”, przekazuj¹cej obraz bezpoœrednio na ekran komputera, bez uprzedniego rejestrowania na taœmie]. Takie po³¹czenie stanowi ca³kiem now¹ jakoœæ w porównaniu
z najlepsz¹ lup¹ i dowolnym „powiêkszalnikiem telewizyjnym”.
Urz¹dzenia omawianego typu s¹ dostêpne na rynku krajowym ju¿ od kilku lat. Lepsze z nich charakteryzuj¹ siê nastêpuj¹cymi parametrami:
· skala powiêkszeñ do 60x;
· ekran p³aski, niemigoc¹cy [z przeplotem i czêstotliwoœci¹ odœwie¿ania rzêdu 60-100 Hz], o du¿ej rozdzielczoœci obrazu [a¿ do 1600x1200 punktów;
dominuje jednak standard 800x600 punktów, który odpowiada standardom
rozdzielczoœci obrazów w telewizji programowej];
· kontrast œwietlny oraz kontrast barwny regulowane w szerokim przedziale;
· mo¿liwoœæ zwiêkszenia kontrastu fizjologicznego poprzez wprowadzenie
barw umownych. Ta ostatnia funkcja jest szczególnie cenna przy badaniach
ma³o kontrastowych dokumentów o³ówkowych i kopii przebitkowych.
Opracowane w po³owie lat 60-ych techniki fotografii w barwach umownych nie znalaz³y szerszego zastosowania w badaniach dokumentów [poza
badaniem w podczerwieni], a to ze wzglêdu na wysokie koszty jednostkowe oraz k³opotliw¹ obróbkê fotochemiczn¹ 1.
Ka¿dy z wymienionych parametrów dzia³ania omawianego typu powiêkszalnika
wp³ywa w sposób istotny na komfort pracy wymagany przy d³ugim czasie jej trwania, a tym samym zwiêksza wydajnoœæ pracy u¿ytkownika. Z kolei wszystkie nazwane parametry nadaj¹ „powiêkszalnikom” omawianego typu ca³kiem now¹ jakoœæ. Nie jest to ju¿ bowiem tylko dobre powiêkszanie, lecz tak¿e ergonomiczne
dopasowanie obrazu do w³aœciwoœci zmys³u wzroku u¿ytkownika 2.
GIF 19
na nast. stronie
GIF 19
Wiedza o szkodliwoœci d³ugotrwa³ej pracy przed ekranem monitora komputerowego jest jeszcze zbyt ma³o rozpowszechniona, dlatego trzeba przy okazji równie¿ i na tê kwestiê zwróciæ wyraŸnie uwagê. Wprowadzanie bowiem do sta³ego
u¿ytkowania urz¹dzeñ podobnych do opisanego lecz niskiej jakoœci - tzw. powiêkszalników telewizyjnych [nie sprzê¿onych z komputerem ani nie posiadaj¹cych w³asnego procesora obrazu, daj¹cych migoc¹cy obraz o niskiej rozdzielczoœci na ekranie zniekszta³caj¹cym geometriê obrazu a nadto emituj¹cym promieniowanie elektromagnetyczne i korpuskularne o du¿ym natê¿eniu] przemieni³oby pismoznawców-ekspertów w pismoznawców-inwalidów.
Szczególnym rodzajem wysoko wyspecjalizowanego urz¹dzenia wspomagaj¹cego obserwacjê dokumentu jest tzw. wideospektrokomparator. Pozwala on m. in.
prowadziæ obserwacjê w wybranych przedzia³ach widma [ewtl. z wykorzystaniem
efektu fluorescencji] zapisów zniszczonych [np. wymytych dzia³aniem rozpuszczalnika, wywabionych chemicznie, spalonych]. Dziêki temu dostrzec mo¿na struktury
pisma niewidoczne lub s³abo widoczne go³ym okiem w œwietle bia³ym.
Kamera opisywanego urz¹dzenia charakteryzuje siê szerokim zakresem czu³oœci
spektralnej [400-1100 nm] i jest zaopatrzona w bogaty zestaw filtrów analizuj¹cych
[g³ównie w bliskiej podczerwieni]. Stosownie do wybranego pasma obserwacji,
dobierane s¹ filtry na oœwietlaczu.
Wyspecjalizowany komputer wewnêtrzny steruje wstêpn¹ analiz¹ sygna³ów dochodz¹cych z kamery i daje „podgl¹d” na w³asnym, ma³ym monitorze komparatora.
Istotn¹ funkcj¹ owego komputera wewnêtrznego jest „sumowanie czasowe” sygna³ów podawanych z kamery w d³u¿szym okresie. Umo¿liwia to obserwacjê obiektów
nieznacznie ró¿ni¹cych siê od t³a a zarazem daj¹cych œwiat³o o ma³ej intensywnoœci.
Omawiane urz¹dzenie mo¿e byæ dodatkowo po³¹czone z komputerem zewnêtrznym,
którego programy umo¿liwiaj¹ dalsze operacje 3.
3.2. Proces pomiaru
Pomiar wykonuje siê z regu³y na obrazach stosownie powiêkszonych wzglêdem orygina³u [korzystne jest przyjêcie sta³ych standardów powiêkszeñ].
Najprostszym przyk³adem wykorzystania wspomagania komputerowego mo¿e
byæ pomiar obrazu aktualnie przekazywanego z kamery [tryb „on line”; system
skanowania elektronooptycznego]. Dostêpne s¹ programy pozwalaj¹ce na dokonywanie pomiaru takiego „¿ywego obrazu” [ewtl. po jego chwilowym „zamro¿eniu”].
Niestety, przewidziano je dla innych zastosowañ [krystalografia, mikrobiologia,
hematologia 4] i nie daj¹ siê w prosty sposób wykorzystaæ do pomiarów pisma 5.
Regu³¹ jest dokonywanie pomiarów „off line”, tzn. na obrazach trwale zapisanych w postaci odpowiednich plików graficznych. Pliki takie uzyskuje siê drog¹
rejestracji obrazów „wczytanych” punkt po punkcie skanerem mechanooptycznym.
Inn¹ drog¹ utrwalenia obrazu dokumentu jest pos³u¿enie siê technik¹ „screen capture”, polegaj¹c¹ na zapisaniu zawartoœci ekranu monitora w postaci pliku graficznego [w takim przypadku obraz na ekran podawany jest wstêpnie, do momentu „pochwycenia”, przez kamerê wideo]. W obu przypadkach plik graficzny ma postaæ
„mapy bitowej”; tzn. ka¿dy punkt obrazu ma swój indywidualny adres i odrêbn¹,
niezale¿n¹ od innych punktów, charakterystykê tonu barwy [hue], jasnoœci [brightness] i nasycenia [saturation].
Liczne programy CAD [computer-aided design projektowanie wspomagane
komputerowo] i CADD [computer-aided design and drafting projektowanie i kreœlenie wspomagane komputerowo] renomowanych firm software’owych, pozwalaj¹ce na dokonywanie „pomiaru obrazu” w szerokim tego s³owa znaczeniu, w wiêkszoœci nie pozwalaj¹ siê wykorzystaæ do pomiarów pisma [czy ogólniej mówi¹c: do
pomiaru obiektów przedstawionych w postaci „bitmapy”]. Jest tak dlatego, ¿e przeznaczono je dla potrzeb projektantów konstrukcji in¿ynierskich [architektura, budownictwo l¹dowe, budowa maszyn], którzy maj¹ do czynienia z tworami kreowanymi „na desce kreœlarskiej”, geometrycznie opisywalnymi, ³atwymi do przedstawienia w uk³adzie wspó³rzêdnych biegunowych [tzw. grafika wektorowa].
Uogólniaj¹c: programy o rozbudowanych funkcjach geometrycznych przeznaczone s¹ z regu³y do pomiaru obiektów przedstawionych w postaci grafiki wektorowej. Uzyskanie zaœ wektorowego zapisu obrazu pisma rêcznego [odwzorowanego z dokumentu] jest bardzo trudne a nadto ma³o efektywne 6.
Niewiele mniej liczne od programów CAD-owskich s¹ specjalistyczne programy przeznaczone do obróbki grafiki bitmapowej. Programy te pomyœlane zosta³y do operowania obrazem na poziomie pojedynczego elementu [punktu, piksela].
Wspieraj¹ siê one na idei przetwarzania obrazu stosowanej w obróbce fotochemicznej, w której obiektami poddawanymi przekszta³ceniom s¹ „ziarna” srebra lub cz¹steczki barwnika. Szczegó³owe ich omówienie bêdzie przedstawione w rozdziale 5.,
poœwiêconym przetwarzaniu obrazu. Tak¿e te programy nie nadaj¹ siê do bezpoœredniego a zarazem efektywnego wykorzystania w badaniach pomiarowych pisma,
choæ nowsze wersje pomiar d³ugoœci jako taki [w sensie: co do swej istoty] w zasadzie umo¿liwiaj¹.
Programy malarskie [podgrupa grafiki rastrowej] 7 równie¿ pozwalaj¹ na dokonanie prostych pomiarów, jednak¿e trudno je poleciæ jako narzêdzie powa¿nej
pracy 8.
Jak z powy¿szego przedstawienia widaæ, jedynym skutecznym rozwi¹zaniem
potrzeb pomiarów pisma by³oby sui generis „skrzy¿owanie” programu operuj¹cego
obrazami rastrowymi z programem typu CAD-owskiego. Ostatecznie program taki
znaleziono, a okaza³ siê nim program MegaCAD firmy MegaTech [RFN] 9.
Istot¹ rozwi¹zania przyjêtego w programie MegaCAD jest wczytywanie obrazów rastrowych bez przeprowadzania konwersji na postaæ wektorow¹, za to do
osobnej „warstwy”, stanowi¹cej jakby „podk³ad” kreœlarski. Obrazy w³aœciwych
linii pomiarowych, niezbêdnych linii pomocniczych, strza³ek etc., oraz opisy alfanumeryczne [dotycz¹ce wartoœci wielkoœci mierzonych b¹dŸ innych danych] rejestrowane s¹ metod¹ zapisu wektorowego na warstwach przezroczystych, „nak³adanych” w niezbêdnej liczbie na ów podk³ad rastrowy. W taki oto sposób ka¿da z dwu
postaci zapisu informacji zostaje u¿ytkownikowi przedstawiona w formie najw³aœciwszej i bez zbêdnych transformacji 10.
Ca³oœciowy zapis obrazu rastrowego z „naniesionymi” nañ liniami pomiarowymi
zawarty jest w dwu plikach. Jednym z nich jest ów „podk³adowy” plik rastrowy,
przedstawiaj¹cy np. badany dokument [wymagany format pliku: *.tif, *.pcx, *.bmp].
Drugim plikiem jest plik wektorowy, zawieraj¹cy zapis wykreœlonych linii oraz naniesionych tekstów [format przyjêty w programie MegaCAD: *.prt]. Ponadto omawiany plik *.prt zawiera adres [œcie¿kê dostêpu] podk³adowego pliku rastrowego
oraz sposób powi¹zania z nim [link]. Informacja „sumaryczna”, pochodz¹ca z obu
tych plików ³¹cznie, wykorzystywana jest jedynie przy wydruku oraz przy wyœwietlaniu na ekranie [w obu przypadkach bez konwersji, w oddzielnych warstwach].
Poza tym informacja zapisana w konwencji rastrowej [obraz dokumentu] jest przechowywana w oddzieleniu od informacji zapisanej w konwencji wektorowej.
Uboczn¹ korzyœci¹ przedstawionego rozwi¹zania jest mo¿liwoœæ operowania tym
samym, nie naruszonym plikiem podk³adowym przy ró¿nych czynnoœciach pomiarowych. Czêsto bowiem na tym samym obiekcie [np. podpisie] wykonaæ trzeba wiele pomiarów, z których ka¿dy wymaga odrêbnego przedstawienia. Ilustruj¹ to za³¹czone ryciny.
GIF 24 a, b, c, d, e, f, g na nast. stronach
M. Owoc, Kryminalistyczne znaczenie fotografii barwnej w ujêciu teorii informacji,
Poznañ 1973, s. 128-130; Fotografia barwna w praktyce kryminalistycznej, Poznañ 1975, s. 1833, 40-42; T. Kozie³, Metody fotograficzne w badaniach dokumentów, MATERIA£Y I WROC£AWSKIEGO SYMPOZJUM BADAÑ PISMA RÊCZNEGO /21-23 IX 1983/, Wroc³aw 1986,
s. 153-158; T. Kozie³, Urz¹dzenie do przetwarzania obrazu achromatycznego w barwny w badaniach identyfikacyjnych pisma rêcznego, MATERIA£Y II WROC£AWSKIEGO SYMPOZJUMBADAÑ PISMA RÊCZNEGO /19-21 IX 1985/, Wroc³aw 1987, s. 231-233.
1
Przyk³adem urz¹dzenia omawianego typu jest Videomatic Ec-MPR II produkcji Reinecker Reha-Technik [RFN]. Wymieniona firma specjalizuje siê w produkcji sprzêtu wspomagaj¹cego naukê oraz pracê osobom s³abo widz¹cym [Rehabilitationstechnik], dlatego sprzêt ten jest
dobrze dopasowany do w³aœciwoœci oka ludzkiego i odpowiada najwy¿szym wymaganiom
higieny i bezpieczeñstwa pracy.
2
Przyk³adem komparatora przedstawionego typu jest video spectral comparator VSC-4
produkcji Foster & Freeman Ltd. [UK]. Firma ta jest znana jako œwiatowy dostawca opisanego
sprzêtu, przeznaczonego w za³o¿eniu do technicznych badañ dokumentów sfa³szowanych lub
zniszczonych.
3
4
Wymieniæ tu mo¿na nastêpuj¹ce programy dostêpne na rynku polskim: SVISMET/VISMET - oferowany przez firmê Wikom [Warszawa] od 1992 r.; MultiScan - oferowany przez
firmê Computer Scanning Systems [Warszawa] od 1994 r.; Microscan - oferowany przez firmê
Precoptic [Warszawa] od 1996 r.
5
„Pomiary d³ugoœci s¹ piêt¹ achillesow¹ komputerowej analizy obrazu”, natomiast „pomiar pola powierzchni ... jest wyj¹tkowo prosty i cechuje go du¿a dok³adnoœæ” - cytat z: L. Wojnar,
M. Majorek, Komputerowa analiza obrazu, Kraków 1994, str. 125-126. Tak siê wszak¿e przykro
sk³ada, ¿e w³aœnie pomiary d³ugoœci s¹ istotne dla badañ pismoznawczych, natomiast pomiarów
pola powierzchni dokonuje siê zupe³nie wyj¹tkowo i niekoniecznie z bardzo du¿¹ dok³adnoœci¹.
6
W ramach referowanych badañ przetestowano najdoskonalszy w swoim czasie [tzn. w
roku 1995] program AutoCad R13 firmy Autodesk, oferuj¹cy konwersjê plików rastrowych na
pliki wektorowe. Konwersja mia³a umo¿liwiæ zastosowanie do tak przetworzonych obrazów [obiektów] rutynowych narzêdzi pomiarowych. Twórcy tego programu nie byli jednak¿e uprzejmi zaznaczyæ, i¿ sensowne konwersje s¹ mo¿liwe jedynie dla plików o bardzo ma³ych rozmiarach [rzêdu
kilku KB], a uzyskany obraz wynikowy jest ma³o czytelny. Koniecznie trzeba dodaæ, i¿ w dokumentacji programu licz¹cej kilka tysiêcy stron formatu A4, sprawie konwersji plików rastrowych
[bitmapowych] do postaci wektorowej poœwiêcono zaledwie kilka akapitów.
7
Programy [czy raczej programiki] malarskie wchodz¹ w sk³ad „akcesoriów” popularnych
systemów operacyjnych [np. „Paintbrush” w Windows 3.1x oraz „Paint” w Windows 95 i Windows NT] albo s¹ podprogramami wiêkszych programów przetwarzania obrazów, takich jak Adobe PhotoShop i CorelDraw.
8
Ekran „Paint” w Windows 95 i Windows NT 4.0 mo¿e mieæ rozmiary 1600x1200 pikseli
a nawet wiêksze [zale¿nie od dostêpnego obszaru pamiêci]. Po³o¿enie elementów wczytanego pliku „podk³adowego” mo¿e byæ okreœlone na ekranie z dok³adnoœci¹ do 1 piksela, jednak¿e zapisu
mierzonych wielkoœci trzeba dokonaæ „rêcznie”. Tak utrwalone wspó³rzêdne kartezjañskie trzeba
póŸniej przeliczaæ na odleg³oœci pomiêdzy poszczególnymi punktami wg wzoru:
d = [(x - x )2 + (y - y )] 1/2 .
2
1
2
1
Otrzymany wynik jest wyra¿ony w pikselach, zatem trzeba go zwykle przeliczyæ na wartoœci metryczne.
9
Wersjê 4.2 [1995 r.] rozprowadza³a firma CAD PO POLSKU [Warszawa] ; wersjê 4.5 i
13.5 [1996 r.] rozprowadza firma CAD-Projekt [Warszawa]. Wszystkie wymienione wersje spe³niaj¹ stawiane im wymagania, jednak¿e wersje nowsze s¹ zdecydowanie szybsze w dzia³aniu i
³atwiejsze w obs³udze.
10
Z ka¿d¹ transformacj¹ [wy³¹czaj¹c kopiowanie równoœciowe, opisane w rozdz. 5.] zwi¹zane jest niebezpieczeñstwo utraty [zniekszta³cenia] informacji.
GIF 24 a
GIF 24 b
GIF 24 c
GIF 24 d
GIF 24 e
GIF 24 f
GIF 24 g
Podzia³ na tercje,
wykorzystany przy
budowie szczegó³owego katalogu
cech majusku³y B,
opisanego w rozdziale 6.1.
Przyk³ad innej
konstrukcji siatki pomiarowej
POWRÓT DO SPISU TREŒCI