Цифровой фотографический процесс

1. Цифровой фотографический процесс

Мультимедийная презентация
к лекции по дисциплине «Судебная фотография и
видеозапись»
Цифровой фотографический
процесс
Автор разработки:
доцент кафедры НД
Владимир Геннадьевич БУЛГАКОВ

2.

Рекомендуемая литература:
1) Зотчев В.А., Булгаков
В.Г., Курин А.А. и др.
Судебная фотография и
видеозапись: Учебник - 2
изд. – Москва, 2011.
Издательство: Щит-М. –
816 с.

3.

Рекомендуемая литература:
2) Зотчев В.А.,
Булгаков В.Г., Курин
А.А. Судебная
фотография и
видеозапись. –
Волгоград, 2005.

4.

Рекомендуемая литература:
3) Дмитриев Е.Н.
Судебная
фотография: Курс
лекций. – Москва,
2009.

5.

Рекомендуемая литература:
4) Душеин С.В и др.
Криминалистическая
фотография. – Саратов,
2003.

6. Отличие технологии цифровой фотографии

В традиционной фотографии запись световой информации
производится в результате фотохимических превращений в
светочувствительном материале.
В основе цифровой фотографии – физические процессы,
основанные на явлении внутреннего фотоэлектрического
эффекта.
Оно лежит в основе световоспринимающих устройств
современных теле- и видеокамер (ПЗС-матриц, КМОПсенсоров) и позволяет превращать оптическое изображение
сначала в электрический, а затем в цифровой сигнал
посредством компьютера.

7. Стадии традиционного фотографического процесса

Съемка
Негативный процесс
Позитивный процесс
Стадии цифрового фотографического процесса
Цифровая обработка
Съемка
Фотопечать

8. Учебные вопросы:

1. Понятие и назначение цифровой фотографии.
2. Аппаратно-программные средства цифровой
фотографии.
3. Теоретические основы цифровой фотографии.

9. Учебный вопрос № 1. Понятие и назначение цифровой фотографии

Технология получения «цифрового» изображения
рассматривается как одно из направлений в фотографии, как один из методов фотографической
фиксации информации с применением компьютерных
средств.
Цифровая фотография - (электронная,
компьютерная) – одна из технологий фотографии,
основанная на использовании оптоэлектронных
светоприемников и цифровой обработки изображений.

10. Преимуществами цифровой фотографии являются:

1. Оперативность – быстрота получения изображения,
возможность передачи изображений по телекоммуникациям
(связи, телефонной линии и т. п.) на большие расстояния.
2. Наглядность подготовительного этапа съемки, то есть
возможность формировать изображения в реальном времени и
осуществлять на стадии съемки визуальный контроль
получаемого изображения на экране, сокращая время для
получения изображения требуемого качества.
3. Простота метода, поскольку для его применения в
судебной фотографии достаточно пользовательского уровня
владения компьютером.

11. Преимуществами цифровой фотографии являются:

4. Высокое качество получаемого изображения.
Цифровая фотография объединяет положительные стороны
прямых и косвенных методов, известных в традиционной
фотографии. Она позволяет получать контрастные
изображения с хорошими оптическими параметрами,
непосредственно наблюдать результаты исследований в
невидимой зоне спектра.
5. Возможности коррекции (цифровой обработки)
изображений с целью выявления и фиксации индивидуальных признаков (изменением тонового и цветового
контраста, повышением резкости, удалением помех в
изображении, усилением слабовидимого и т. п.).

12. Применение цифровой фотографии в криминалистике и судебной экспертизе

Цифровая фотография, как и традиционная, совмещает
в себе две функции: запечатлевающую и исследовательскую.
Она активно используется при производстве следственных действий, позволяя уже в ходе их проведения
оперативно изготавливать изображения фиксируемых
процессов, обстановки, предметов – вещественных
доказательств, следов и оформлять их вместе с протоколом.
Широки ее возможности и при проведении экспертных
исследований.

13. Учебный вопрос № 2. Аппаратно-программные средства цифровой фотографии

Для реализации цифровых технологий в
фотографии необходим комплекс цифровых
средств – обязательный набор инструментальных
средств, включающий:
1. устройство ввода,
2. графическую станцию (для
преобразования в цифровой вид,
обработки и хранения изображений)
3. устройство вывода информации.

14. Аппаратные средства цифровой фотографии

В качестве устройства ввода изображения могут
выступать: видеокамеры, телекамеры, сканирующие устройства (проекционный или планшетный
сканер), цифровые фотокамеры.
Существует два класса цифровых фотокамер –
профессиональные и любительские.
Профессиональные камеры, в свою очередь,
подразделяются на студийные (стационарные) и
репортерские (переносные).

15. Аппаратные средства цифровой фотографии

Рис. 1. Профессиональная
цифровая фотокамера
Nikon D70.

16. Аппаратные средства цифровой фотографии

Рис. 2. Любительские цифровые фотокамеры начального уровня Olympus
FE-120 (слева) и Canon Digital IXUS 50 (справа).

17. Аппаратные средства цифровой фотографии

Рис. 3. Принципиальная схема цифровой фотокамеры.

18. Аппаратные средства цифровой фотографии

Расположение матрицы в цифровом профессиональном
фотоаппарате

19. Принципиальная схема цифровой фотокамеры включает в себя:

объектив,
фотоприемник,
видоискатель,
видеопроцессор с блоком аналоговой
обработки и аналогово-цифровым
преобразователем (АЦП),
процессоры обработки и интерфейса,
органы управления,
карту памяти.

20. Принципиальная схема цифровой фотокамеры

Фотоприемники цифровых фотокамер состоят из
набора отдельных чувствительных к свету элементов. Под
действием света на каждой ячейке фотоприемника
накапливается электрический заряд, который потом
преобразуется в напряжение и считывается с
фотоприемника.
Сигнал с выхода световоспринимающего устройства
поступает в видеопроцессор, где сначала происходит
преобразование по выделению полезной информации
(устранению помех), а затем аналого-цифровое
преобразование.
В АЦП происходит трансформация световых и
цветовых характеристик изображения в цифровую форму.

21. Принципиальная схема цифровой фотокамеры

В цифровых фотоаппаратах автоматическое управление
процессом съемки осуществляет процессор. Он анализирует
распределение света на световоспринимающем устройстве,
обрабатывает полученную информацию и устанавливает
экспозиционные параметры для съемки.
В работе процессора можно выделить два
функциональных блока: обработка изображений и
обеспечение функционирования интерфейса.
Процессор интерфейса предназначен для вывода
информации на экран видоискателя посредством органов
управления, записи изображений на карту памяти и
обеспечения взаимодействия с внешними устройствами
(персональным компьютером, принтером) и т.п.

22.

Носители информации в цифровой фотографии – карты
флэш-памяти
а.
б.
в.
г.
Рис. 4. Карты флэш-памяти наиболее распространенных форматов:
а – Secure Digital, б – CompactFlash, в – Memory Stick, г – SmartMedia.

23. Подключение цифрового аппарата к компьютеру и печатающему устройству

а.
б.
Рис. 5. Схемы подключения цифровой фотокамеры к персональному
компьютеру (а) и принтеру (б). А – USB кабель; В – адаптер переменного
тока; С – контакт подключаемый к USB разъему цифровой фотокамеры.

24. Устройства ввода в цифровой фотографии:

Рис. 6. Бытовая видеокамера.
Рис. 7. Планшетный сканер.

25. Графическая станция

Для преобразования изображения в цифровой вид,
редактирования и хранения цифровых изображений в комплексе
средств цифровой фотографии используется графическая станция.
Графическая станция представляет собой персональный
компьютер, обладающий достаточным объемом памяти и
быстродействием для работы с графическими изображениями.
В качестве программного обеспечения для работы с
изображениями используются: графический редактор, программы
для просмотра изображений, программы для создания панорамных
изображений и др.

26. Устройства вывода изображений

К устройствам вывода (печати) изображений
относятся печатающие устройства – принтеры,
позволяющие получить изображение объекта на
бумаге.
Наиболее подходящими являются струйные,
лазерные и термосублимационные принтеры, так
как позволяют воспроизводить на бумаге мелкие
детали изображения и полутона.

27. Устройства вывода изображений

Принтер цветной струйный
Epson Expression Premium XP-800

28. Устройства вывода изображений

Принтер цветной лазерный
Samsung CLP-325

29. Устройства вывода изображений

Принтер цветной
термосублимационный
Epson Workforce 30

30. Учебный вопрос № 3. Теоретические основы цифровой фотографии

В качестве световоспринимающих устройств в цифровых
фотокамерах используются два типа фотоприемников:
1. приборы с зарядовой связью (ПЗС),
2. светочувствительные комплементарные металл-оксидполупроводники (КМОП-сенсоры).
Их принципиальное отличие состоит в том, что ПЗС
является специализированным устройством, используемым
для получения изображения, а КМОП-сенсор создан в
соответствии с технологией, используемой не только для
получения сенсоров, но и для изготовления процессоров,
запоминающих устройств, систем фокусировки и многого
другого.

31. Световоспринимающее устройство

Рис. 8. Вид световоспринимающих устройств цифровых
фотокамер.

32. Световоспринимающее устройство

Светочувствительное
устройство для получения
электронного изображения
представляет собой – микросхему
размером до 1 дюйма (25,4 мм), как
правило, не более размера кадра
малоформатной камеры.
Микросхема состоит из
мельчайших фотоэлементов –
пикселов (от английского выражения
picture element – элемент
изображения).
Рис. 9. Световоспринимающее устройство
цифрового фотоаппарата Canon EOS
300D.

33. Разновидности фотоприемников ПЗС

ПЗС-матрица представляет собой «неподвижный» светоприемник.
Он предназначен для оперативной съемки.
ПЗС-линейка – «подвижный» светоприемник, который сканирует
изображение поэтапно, по строкам и по всему кадру. Камеры с такими
устройствами могут работать только совместно с компьютером, используя для
записи изображения жесткий диск.
а.
б.
Рис. 10. Фотоприемники ПЗС: а - ПЗС-матрицы; б - ПЗС-линейки

34. Световоспринимающее устройство

Рис. 11. Конструкция и принцип работы светочувствительного
элемента на примере ПЗС-матрицы.

35. Считывание информации со световоспринимающих устройств

ПЗС-матрицы.
КМОП-сенсора.
Рис. 12. Схема считывания информации со световоспринимающих
устройств разного типа

36. Считывание информации со световоспринимающих устройств

В матрицах типа ПЗС процесс считывания информации
с ячеек происходит последовательно, что занимает довольно
много времени.
В матрицах типа КМОП информация считывается
индивидуально с каждой ячейки, что позволяет обеспечить
цифровой фотокамере скорость съемки до 50 кадров в
секунду. Каждый пиксел обозначен координатами, что
позволяет использовать матрицу еще и в качестве
измерителя экспозиции, а также автоматической
фокусировки.

37.

Недостаток: большое время
обработки файла

38.

Недостаток:
немного
большее количество шумов
по сравнению с CCD

39. Световоспринимающее устройство

а.
б.
Рис. 13. Схема получения цветного изображения с помощью матриц:
а – покрытых цветными фильтрами, б – многослойных матриц.

40. Принцип разложения изображения на отдельные точки

Рис. 14. Разложение изображения на отдельные точки.

41. Принцип ввода значений яркости точек изображения

Величина напряжения,
измеренная светочувствительным
датчиком, не прямо
пропорциональна яркости
элемента изображения.
Для обеспечения
требуемой пропорциональности в
устройствах ввода производится
автоматическая коррекция.
Рис. 15. Принцип ввода значений
яркости изображения.

42. Принцип аналого-цифрового преобразования

Рис. 16. Принцип аналого-цифрового преобразования.

43. Принцип аналого-цифрового преобразования

Аналого-цифровое преобразование представляет
преобразование видеосигнала (электрического сигнала),
возникающего на выходе ПЗС, в кодовые импульсы, которые
после дальнейшей обработки приобретают цифровую форму
и записываются на носителе информации.
Операция «оцифровки» выполняется аналогоцифровым преобразователем, представляющим собой
отдельный модуль – интегральную микросхему,
располагающуюся на плате видеоввода изображений.

44. Основы представления изображения в компьютере

Оцифрованное полутоновое изображение, например,
состоит из 640х480=307200 точек.
Информация о яркости точек изображения
располагается в памяти компьютера последовательно в
виде таблицы (матрицы) чисел, где каждой точке
изображения соответствует определенное значение
яркости.
При этом значение яркости элемента, расположенного
в левом верхнем углу экрана, соответствует началу
отсчета. Затем следует 639 элементов первой строки, за
ними – 640 элементов второй строки и т.д.

45. Основы технологии печати изображений

Техника компьютерной
печати состоит в нанесении тем или
иным образом отдельных точек на
бумагу. Выводные устройства
(принтеры) формируют
изображение из дискретных
монотонно окрашенных точек.
Имитация полутонов
осуществляется за счет разного
размера печатной точки.
Рис. 17. Растровая решетка,
расположенная под углом 45о

46. Список использованной литературы:

1. Фомин А.В. Общий курс фотографии. – М., 1987.
2. Тамицкий Э. Д., Горбатов В. А. Учебная книга по фотографии. – М., 1977.
3. Ищенко Е.П., Ищенко П.П., Зотчев В.А. Криминалистическая фотография и
видеозапись. – М., 1999.
4. Булгаков В.Г., Колотушкин С.М. Компьютерные технологии в криминалистической
фотографии: Учебное пособие. – Волгоград.: ВЮИ МВД России, 2000.
5. Душеин С.В., Егоров А.Г., Зайцев В.В. и др. Криминалистическая фотография:
Учебник. – Саратов: СЮИ МВД России, 2003.
6. Надеждин Н.Я. Цифровая фотография. Практическое руководство. – СПб.: БХВПетербург, 2003.
7. Зотчев В.А., Булгаков В.Г., Сафонов А.А. Криминалистическая фотография. Часть 1.
Курс лекций. – Волгоград: ВА МВД России, 2004.
8. Зотчев В.А., Булгаков В.Г., Курин А.А. Судебная фотография и видеозапись: Учебник.
– Волгоград: ВА МВД России, 2005.
9. Татарников О. Матрицы для цифровых фотоаппаратов // Компьютер-Пресс, № 1. 2007.
10. http ://www.ZOOM Cnews.ru.htm.