О: а. с га

X

Изображение

Рис. 207. Представление деталей цифрового изображения частотами

Такой способ представления изображения удобен для фильтра­ции отдельных частот видеоинформации при математической об­работке.

В программах-графических редакторах содержится большой ар­сенал цифровых фильтров, применение которых позволяет повы­шать резкость изображения, выделять контуры деталей, устранять помехи и исправлять пространственные искажения изображений, а также некоторые ошибки в освещении объектов. Среди них разли­чают два основных класса фильтров: фильтры высоких и низких частот.

При решении криминалистических задач большое практическое значение имеют фильтры высоких частот. Они позволяют выяв­лять мелкие детали, имеющие высокую идентификационную цен­ность, и повышать резкость изображения. Для этих целей исполь­зуют цифровые фильтры, усиливающие незначительные различия в яркостях на границах деталей или в зоне контура объекта.

Повышение резкости достигается усилением перепадов ярко­стей на границах смежных участков изображения и в зоне контура объекта. Значения яркостей, измеренные светочувствительным датчиком в этих участках, представляют сглаженную ступенчатую кривую (рис. 208 А). Для повышения резкости программа находит в изображении зоны, где перепады (изменения) яркостей наиболее значительны, и усиливает их таким образом, чтобы светлые эле­менты сделать более светлыми, а темные — еще более темными. Последовательность математических преобразований при решении данной задачи следующая: оценивая интенсивность изменения яр­костей на двух смежных участках, программа находит первую про­изводную этого значения (рис. 208 Б), затем устанавливает зоны с наиболее сильными перепадами яркостей, для чего находит вто­рую производную (рис. 208 В) этого перепада яркостей, приходяще­гося на начало и конец зоны перехода. Для усиления вторая произ­водная инвертируется и суммируется с выходным значением (рис. 208 Г).

-J L

и о

а а;

Зона контура

Рис. 208. Изменение яркости в зоне контура (А), его первая (Б)

и (В) вторая производные. На графике (Г) показано изменение яркости

после коррекции резкости контуров

Такая обработка изображений приводит к появлению светлых и темных контуров на смежных участках двух яркостей, к существен­ному повышению резкости деталей.

При фильтрации высоких частот программы находят элементы изображения малой протяженности с перепадами яркостей на гра­ницах смежных участков и в результате математического преобра­зования усиливают их, и тем самым делают мелкие детали более различимыми. Применение фильтров высоких частот может приво­дить к появлению помех (шумов) на изображении, особенно при высокой степени его коррекции.

Шумы представляют собой точки на изображении с произволь­ными значениями яркостей, которые программа воспринимает как мелкие детали. Повышая резкость полезных деталей, она автома­тически повышает резкость и мешающих. К сожалению, данная ма-

тематическая функция не в состоянии отличать полезные детали от помех. Поэтому при фильтрации высоких частот рекомендуют ограничиваться такой обработкой, при которой полезные детали получают достаточную резкость, а диапазон выявления помех еще не достигнут.

Мелкие детали, являющиеся помехами, например фактура бу­маги, тканей, при выявлении слабовидимого устраняются с помо­щью фильтра низких частот в изображении. Операция фильтра­ции низких частот устраняет и различные дефекты изображения (пыль, царапины). Применение такого фильтра приводит к смягче­нию резкости изображения.

Для подавления шумов и устранения отдельных дефектов в изображении применяют рангово-порядковые фильтры низких час­тот, выравнивающие яркости. Принцип их работы состоит в сорти­ровке значений яркостей на определенном участке изображения (обычно размером не более трех — пяти элементов изображения) и их выравнивании, т. е. снижении яркостей, которые значительно отличаются от среднего значения на этом участке. При этом можно устранить отдельные мешающие детали (дефекты), не изменяя контраста полезных. При использовании таких фильтров можно произвольно задавать область, определяющую количество эле­ментов, в пределах которой значения яркостей усредняются. Чем больше радиус зоны сортировки, тем шире диапазон ошибок, кото­рые могут быть скорректированы. Однако при фильтрации лучше ограничиться областью, радиус которой составляет не более трех элементов, так как ее расширение может привести к возникновению искажений изображения и потере деталей. Следует отметить, что методы цифровой фильтрации как низких, так и высоких частот реализуются стандартными функциями программы Adobe Photo­shop.