PROCESAMIENTO DE IMAGEN DE OBJETOS LUMINISCENTES CON EXAMEN TECNICO PENAL NALISTICO DE DOCUMENTOS
KORNYSHEV Nikolay Petrovich, Candidato de Ciencias Técnicas, Profesor Asociado
Fuente: Revista «Equipo especial» No. 1 2007
En el examen técnico y forense de documentos [1], se utiliza una gama bastante amplia de métodos, incluido el análisis luminiscente.
Al iluminar documentos en varios rangos espectrales examinan la luminiscencia de tintes y otros productos químicos, así como la base del papel del documento.
La tarea principal del procesamiento de las imágenes de televisión resultantes en la aplicación práctica considerada es aumentar el contraste de los objetos luminiscentes y reducir el nivel de ruido.
Este artículo examina y evalúa la opción óptima para combinar métodos de intra- procesamiento de señales de video entre cuadros y entre cuadros, teniendo en cuenta las características específicas de las imágenes de objetos luminiscentes.
En general, las imágenes obtenidas durante el análisis de luminiscencia deben dividirse en una clase especial, que tiene un número de rasgos característicos:
- bimodalidad claramente expresada del histograma de la distribución del brillo de los elementos de la imagen, correspondiendo el primer y más potente modo a un fondo oscuro, y el segundo, menos potente, a los objetos claros situados sobre este fondo;
- rango dinámico significativo de cambios en la señal útil (desde el nivel de ruido hasta el valor máximo del rango dinámico del fotodetector);
- naturaleza estática (constante de tiempo) de la gráfica.
Las características consideradas permiten aplicar el método clásico de procesamiento preliminar analógico intracuadro de la señal de imagen, que consiste en vincular el nivel de fondo al nivel de negro en la señal de video y la posterior amplificación de la señal al valor máximo de la rango dinámico para aumentar el contraste de los objetos luminiscentes en relación con el fondo.
El método clásico y más eficaz de supresión de ruido para imágenes estáticas es el procesamiento entre fotogramas (reducción o acumulación de ruido digital), que consiste en sumar una secuencia de fotogramas de imágenes y calcular su media aritmética.
Como resultado , el ruido se suprime Ön veces, donde n es el número de cuadros acumulados [2].
La efectividad del procedimiento, que consiste en el uso secuencial del procesamiento analógico intracuadro y digital intercuadro, es ilustrado en la foto 1.
a)
b)
c)
Foto 1. Imagen de luminiscencia infrarroja de tinta de sello en un pasaporte:
original ( a);
después de la corrección (b);
acumulación digital (c)
Consideremos la ganancia obtenida como resultado del procesamiento de la señal de imagen de un objeto luminiscente, que consiste en una corrección de brillo analógica secuencial (referencia del nivel de fondo al nivel de negro y amplificación) y reducción de ruido digital (acumulación), en comparación con la acumulación y posterior corrección de brillo digital.
Deje que el rango dinámico del cambio de señal sea de 0 a Umax, el nivel de fondo corresponde a Uph, el rango de la señal útil del objeto luminiscente es Uс y el nivel de ruido es ush. Entonces el factor máximo de amplificación de la señal durante el procesamiento preliminar analógico será K = Umax/(Umax — Uph) = Umax/Uс
DU es el paso de cuantificación de la amplitud de la señal durante el procesamiento digital posterior. Entonces el número de gradaciones de brillo obtenidas como resultado de todo el procedimiento de procesamiento de la imagen será:
N = Uc/DU (en ausencia de procesamiento analógico preliminar) y No = Umax/DU (en presencia del procesamiento analógico preliminar).
Por lo tanto, la ganancia en el número de gradaciones de brillo obtenidas como resultado de todo el procedimiento será K = No/N veces.
Al mismo tiempo, durante el procesamiento analógico preliminar, la cantidad de ruido aumentará K veces. Sin embargo, cuando se acumula, el ruido disminuye Ön veces. Por lo tanto, el nivel de ruido para el caso sin procesamiento analógico preliminar será U’w = Ush/Ön, y para el caso con procesamiento analógico preliminar — U»w = KUsh/Ön.
En consecuencia, un aumento en el número de gradaciones de brillo transmitidas en K veces durante el procedimiento de procesamiento considerado se asocia simultáneamente con un aumento en el ruido en el mismo número de veces.
Para compensar esta pérdida, es necesario aumentar K2 veces el número de fotogramas acumulados n con reducción de ruido digital. Para imágenes estáticas de objetos luminiscentes, un aumento en el tiempo de acumulación no es un valor crítico.
Como compromiso entre el tiempo de acumulación y el número de gradaciones de brillo resultantes del procesamiento, se puede utilizar una opción de procesamiento que incluye corrección secuencial de brillo analógico, reducción de ruido digital y corrección de brillo digital.
Esta secuencia de acciones es análoga al método de doble contratipo utilizado en fotografía.
Por ejemplo, para reducir el tiempo de acumulación a la mitad y mantener un nivel de ruido constante, es necesario reducir la ganancia durante el procesamiento analógico en Ö2 veces, lo que corresponderá a la misma reducción en el número de gradaciones de brillo obtenidas durante el procesamiento digital posterior. corrección de brillo.
Conclusiones
1. Teniendo en cuenta las características específicas de las imágenes de objetos luminiscentes, es aconsejable combinar el procesamiento analógico intracuadro y digital entre cuadros, a saber: corrección de señal de vídeo y promediado digital de una secuencia de fotogramas.
2. La combinación de procesamiento analógico intracuadro y digital entre cuadros reduce la pérdida de información de gradación en comparación con el uso de métodos exclusivamente digitales.
Referencias
1. Pavlov I.V., Potapov A.I. Métodos y medios para verificar la autenticidad de documentos, valores y billetes. Complejo metodológico. RIO SZTU, San Petersburgo, 2005, p. 349.
2. Televisión digital. Ed. MI. Krivosheeva. M.: Comunicación, 1980.