Голография в криминалистике
Один из важных аспектов криминалистической деятельности фиксация хода и результатов следственных действий, обстановки мест происшествия, отдельных криминалистических объектов. Традиционно используемые технические методы фиксации позволяют получать высококачественные черно-белые и цветные изображения. Выше рассмотрены и специальные приемы, посредством которых выявляются и отображаются особенности, невидимые в обычных условиях. Однако регистрируемые любым из рассмотренных способов изображения отличаются существенным недостатком запечатленное на них является плоской копией исходной трехмерной картины. Этот недостаток значительно снижает информативность изображений и возможность анализа зафиксированных данных.
Попытки получить объемное изображение чисто фотографическими методами предпринимались с начала XX века. Наиболее удачное решение этой проблемы стало возможным со становлением голографии (от греч. holos весь, полный и grapho пишу, черчу, рисую) метода регистрации и воспроизведения волнового поля, создаваемого с помощью лазера. Уникальные свойства лазерного излучения, которое способно сохранять постоянную частоту, фазу и поляризацию, высокая надежность квантовых генераторов, их доступность, целевое разнообразие выпускаемых типов стали важными факторами их широкого применения в криминалистике, в том числе для целей голографирования.
Голографические методы используются в настоящее время как для фиксации, так и для исследования криминалистических объектов. Голография совершеннее фотосъемки; она позволяет получить более полную информацию об объекте, ибо представляет собой процесс регистрации на светочувствительном слое не только амплитудных (как в фотографии), но и фазовых характеристик светового потока.
Известно, что все освещенные объекты поглощают, отражают и рассеивают свет. Формирующееся при этом световое поле содержит полную информацию об объектах, их форме, взаимном расположении и даже материале, из которого они состоят. При осмотре объекта именно на это реагирует глаз наблюдателя. Полученную информацию анализирует мозг, в результате человек видит. В каждом из направлений перемещения зрачков наблюдателя структура светового поля, формируемого объектом, несколько отличается от соседнего. Поэтому смена ракурса осмотра изменяет взаимное положение объектов. Следовательно, для наиболее полной регистрации нужно фиксировать не изображение объекта, а формируемое им световое поле. Научившись регистрировать это поле, а затем восстанавливать его, можно "увидеть" образ объекта таким же, каким он был в момент фиксации.
При съемке одновременно с волной, отраженной объектом, на фотослой направляют вспомогательную волну от того же источника света лазера. Взаимодействуя, они дают интерференционную картину. Если на проявленную голограмму направить луч лазера, то в пространстве возникает объемное изображение зафиксированного объекта, содержащее о нем полную информацию. У наблюдателя создается впечатление, что он видит реальный предмет. Трехмерность изображения обусловливается дифракцией, то есть заходом лучей в область тени в результате огибания предмета.
Активной средой газовых лазеров, оптимальных для целей голографии, служат чистые газы, их смеси, а также смеси газа и паров металла. В криминалистической практике наиболее употребимы гелий-неоновые, аргоновые, азотные квантовые генераторы. Работают они как в импульсном, так и в непрерывном режиме, излучая свет в диапазоне от инфракрасной до ультрафиолетовой зоны спектра.
В последние годы голография стала широко известна потому, что позволяет получать эффектные объемные цветные изображения различных объектов, в том числе криминалистически значимых. Действительно, если записать и воспроизвести со всеми подробностями поле излучения, рассеянное объектом, то глазу очень трудно отличить восстановленное поле от реального объекта. Возникает иллюзия присутствия запечатленного объекта перед наблюдателем. Более того, голограмма способна воспроизводить свыше миллиона оттенков яркости, в то время как для обычной фотографии этот показатель не превышает сотни.
Суть голографирования состоит в регистрации интерференционной картины двух лучей, освещающих объект: опорного и объектного. Для получения голограммы луч лазера делят на два, причем опорный направляют непосредственно на фотослой, а другим освещают объект. Отраженный от объекта свет тоже попадает на пластинку. Образующаяся у ее поверхности картина интерференции световых волн (опорной и объектной) регистрируется светочувствительным слоем. Таким образом, при голографировании происходит взаимодействие двух волн, а возникающая при этом интерференционная картина периодическая структура темных и светлых полос и пятен содержит полную информацию о запечатленном объекте. Именно эта картина и регистрируется на светочувствительном материале.
Голограмма точно воспроизводит поле объектной волны, но при строго определенных условиях. Это позволяет на одну регистрационную среду последовательно записать, а затем воспроизвести несколько различных интерференционных картин. Число голограмм определяется свойствами регистрирующей среды и схемой голографирования. Голограмма отражает свет так же, как реальный объект, а возникающее световое поле в точности соответствует объектному. Голограмма это не изображение объекта, а зарегистрированное распределение интерференционной картины объектного и опорного волновых полей; отсюда для голографического метода не существует понятий "негатив и позитив".
При записи голограммы каждая точка объекта рассеивает излучение практически на всю поверхность регистрирующей среды. Поэтому в любой точке голограммы содержится информация обо всем объекте. Из этого следует несколько особенностей голографического процесса. Во-первых, любой участок голограммы способен воспроизводить образ всего объекта. Уменьшение размера голограммы приводит лишь к некоторому ухудшению качества изображения. Во-вторых, отдельные дефекты голограммы (трещины и царапины на эмульсии), в отличие от фотонегативов, практически не отражаются на качестве восстанавливаемого образа объекта.
Помимо стеклянных пластинок размером от 4 х 4 мм до 280 х 406 см для голографирования применяются также гибкие пленки, которые могут иметь размер до 6 кв. м, что позволяет получать очень крупные изображения. Голограмма дает трехмерное изображение даже при освещении ярким белым светом, поскольку она сама "выбирает" из спектра падающего на нее излучения и отражает именно ту монохроматическую составляющую, которая экспонировала ее при съемке.
Особую актуальность голографические методы приобретают тогда, когда криминалисту приходится иметь дело с недолговечными, скоропортящимися объектами, размеры и детали которых необходимо неоднократно сопоставлять с образцами и проверяемыми предметами. Возможности голографии способствуют созданию информационного фонда различных орудий преступления, а на этой основе своеобразных "музеев", используемых в оперативных и учебных целях.
Получение изображений далеко не главное и не единственное применение голографии. Голограмму можно использовать для измерений геометрических размеров объектов. Это необходимо, когда обмер реальных объектов затруднен или невозможен (например, при экспертизе микрорельефа следов скольжения). Здесь полезны способы определения пространственного положения восстановленной точки, анализа профиля поверхности объекта и др.
Их применение в криминалистической практике наиболее перспективно при анализе следов удара и давления (отжима), сопоставляемых с рабочими поверхностями проверяемых орудий взлома. Они целесообразны в первую очередь там, где требуется создание стерео- и псевдостереоэффекта, например при исследовании отпечатка бойка на капсюле гильзы. В качестве надежных идентификационных признаков тут могут фигурировать макроскопические и микроскопические особенности, в частности незначительные отклонения продольной оси бойка, асферичность его поверхности, координатные характеристики рельефа и др.
Голографические методы широко используются сейчас в криминалистическом исследовании документов для различения штрихов графитных карандашей, синих копирок, черных и синих чернил посредством цветоделительной съемки, а также для прочтения залитых, зачеркнутых, замазанных записей и оттисков, восстановления вытравленных, угасших, смытых текстов, выявления дописок и других изменений в документах посредством лазерной люминесценции.
Важная задача фототехнической экспертизы точно определить пространственное положение восстановленных по голограммам точек и расстояний между ними, в частности при установлении по представленным следователем фотоснимкам механизма и пространственно-временных характеристик дорожно-транспортного происшествия.
В отличие от оптической, позволяющей исследовать только полированные объекты, голографическая интерферометрия дает возможность анализировать шероховатые криминалистические объекты, которых, разумеется, большинство. Так, с помощью голографии удается выявить невидимые следы, оставленные ногами преступника на ворсистых напольных покрытиях. После того как по ковролину или другой толстой ткани, устилающей пол, прошел человек, на поверхности остаются совершенно неразличимые вмятины следы ног. Они очень медленно "заплывают" по мере того, как волокна ткани или ворсинки ковра распрямляются. Если в это время на одну и ту же светочувствительную пластинку с небольшим интервалом зарегистрировать две голограммы обследуемого участка пола, то окажутся запечатленными те ничтожные различия, которые образовались в результате распрямления волокон или ворсинок. Для этих целей разработана переносная голографическая камера на рубиновом квантовом генераторе.
При голографировании быстропротекающих (например, взрывных) процессов нужны очень короткие выдержки. Здесь используются специальные установки с импульсным рубиновым лазером. Поэтому становится возможным, например, анализ изменения плотности газа в ударной волне за пролетающей пулей при производстве судебно-баллистической экспертизы.
Важное направление голографической интерферометрии установление групповой принадлежности стекла, керамики и различных пластических масс (см. рис. 3). Исходной предпосылкой здесь служит то, что две части одного предмета, обнаруженные в разных местах (например, на месте происшествия и при личном обыске подозреваемого), если они изготовлены из одного и того же материала, не должны иметь существенных отличий в распределении интерференционных полос на восстановленном изображении. Метод дает хорошие результаты при исследовании поверхности бумаги в ходе технической экспертизы документов. Поскольку при подделке нередко прибегают к травящим веществам, изменяющим физические свойства бумаги, метод двух экспозиций с импульсным лазером в качестве источника излучения позволяет выявить конкретный участок фальсификации документа.
"Рис. 3. Установление групповой принадлежности стекла, керамики и различных пластических масс"
Аналогичные задачи решаются и при установлении факта подделки номеров на различных изделиях и деталях: огнестрельном и холодном оружии, основных агрегатах и узлах автомобилей и др. Набивка номерных знаков с помощью штампов вызывает локальные изменения свойств материалов. В ходе исследования методом голографической интерферометрии возникшие изменения будут проявляться в виде скачков полос интерференционной картины на изображении объекта. Грамотный выбор условий голографирования позволяет восстанавливать удаленные преступниками номерные знаки.
Голографическая интерферометрия обеспечивает идентификацию плоского стекла по интерференционной картине на его оптических неоднородностях в отраженном лазерном свете. Поддаются анализу стеклянные осколки при отсутствии общей линии разлома и неизвестной взаимной ориентации в пространстве (см. рис. 3).
Заметное место в криминалистике, особенно в фототехнической экспертизе, занимает оптическая обработка изображений. Она обеспечивает усиление мелких деталей и четкости изображения, исправление дефокусированного (нерезкого) негатива. Отождествление по динамическим следам нередко вызывает большие трудности из-за нечеткости этих следов трасс, образовавшихся при совершении расследуемого преступления. В таких условиях их сравнительное сопоставление с экспериментальными следами, образованными проверяемыми объектами в идеальных условиях, не обеспечивает убедительных результатов. Не могут здесь помочь и традиционные фотографические методы обработки изображений.
Голографические методы весьма полезны в практике трасологических и судебно-баллистических экспертиз, когда фоновые помехи мешают выделить, проанализировать и сравнить признаки, отобразившиеся в следах. Их суть состоит в том, что информация в изображении перераспределяется путем пространственной фильтрации его спектра. Поскольку информативная часть изображения и искажающие ее помехи имеют различные пространственные частоты, можно уменьшить последние, воздействуя на спектр фильтром, ослабляющим или полностью экранирующим те или иные его зоны. После фильтрации сравнительное сопоставление фотоснимков следа скольжения, обнаруженного на месте происшествия, и экспериментального утверждает в выводе, что они оставлены орудием, изъятым у подозреваемого, либо наоборот.
Традиционные методы экспертизы оттисков печатных форм (типографские и машинописные тексты, клише, штампы, клейма и т.п.), хотя и дают неплохие результаты, полностью удовлетворить практические потребности пока не могли. Так, они не позволяют решать идентификационные задачи при малом объеме исследуемых знаков, не способны идентифицировать новые, особенно электрические, пишущие машинки, цифропечатающие устройства и принтеры компьютеров. Они не дают точных критериев для определения очередности листа одной закладки и решения некоторых диагностических задач. Здесь тоже оптимальны голографические методы, основанные на сравнении дифракционных спектров отдельных литер печатных форм, освещенных лучом лазера. Гарантируемые результаты вполне удовлетворительны. Так, надежность идентификации новых пишущих машин при малом объеме исследуемого материала доходит до 95%.
В практической деятельности судебных экспертов повседневно возникает необходимость распознавать и отождествлять различные объекты: орудия взлома, инструменты, портреты, следы, запечатленные на фотоснимках; машинописные тексты, оттиски печатей и штампов, подписи и др. Визуальный анализ этих объектов даже с использованием специальных технических средств довольно трудоемкое занятие. Более того, выявляются, как правило, макроскопические признаки, а особенности более тонкого порядка учитываются экспертом при формулировании заключения далеко не всегда.
В связи с этим совершенно необходима опора на методы оптической обработки информации, в частности на распознавание образов. Наиболее распространенный подход к решению этой проблемы заключается в обнаружении интересующего образа и определении его места в исследуемом изображении.
Голографическое моделирование способствует криминалистической идентификации трасологических объектов (по следам разруба, разреза, скольжения, отжима, откуса, удара на дереве, металлах, пластмассах и т.д.). Оно главным образом сориентировано на создание пригодных для сравнительного исследования отпечатков идентификационного поля. Фотоснимки, слепки, оттиски тоже пригодны, но лучшие результаты моделирования обеспечивает голографический метод фиксации вещественных доказательств. Голографическое моделирование позволяет достоверно, объективно и экономно решать экспертную задачу идентификации орудий по линейным следам, признаки которых зафиксированы в профилограммах. Отождествление проводится с помощью голографических согласованных фильтров.
В трасологии и судебной баллистике часто фигурируют следы скольжения или давления с очень мелким рельефом. Количественные характеристики и расположение деталей рельефа представляют собой, как правило, совокупность признаков, необходимую для вывода о наличии или отсутствии тождества. В этой связи весьма перспективно голографическое профилирование следов, позволяющее получить четкое представление обо всех признаках рельефа и микрорельефа. Важно, что такое профилирование обеспечивает изучение объемных особенностей рельефа следов.
Все большее применение находит голография в ходе мероприятий, направленных на предотвращение преступных посягательств. Так, специализированная американская фирма внедрила метод идентификации драгоценных камней по их лазерным отпечаткам, вполне однозначно характеризующим конкретные камни. Отпечатки представляют собой снятую на цветную пленку дифракционную картину, возникающую при облучении гелий-неоновым лазером ограненной поверхности драгоценного камня: алмаза, изумруда, сапфира, шпинели и др. Поскольку практически не существует двух камней с полностью идентичной огранкой, полировкой и набором дефектов, такие голограммы законодательно закреплены для идентификации драгоценных камней.
В картотеке фирмы хранятся сотни тысяч голограмм разных драгоценных камней. Каждая из них похожа на фотографию звездного неба множество светлых точек на темном фоне. Так регистрируется каждый вновь ограненный камень, после чего специальный компьютер измеряет углы и расстояния между светлыми точками и сравнивает их с изображениями, хранящимися в его памяти. Иногда для отождествления камня достаточно десяти точек. Эта система позволяет не только идентифицировать похищенные драгоценные камни. Она дает возможность убедиться, что ювелир возвратил именно тот камень, который был ему передан для чистки или изготовления оправы, а также распознать поддельные камни, имеющие совсем не такие отпечатки, как натуральные, поскольку условия их образования и химическая структура различны. Голографическая система идентификации драгоценных камней доказала свою надежность и эффективность.
Разработка и внедрение подобной системы в Российской Федерации имели бы, безусловно, самое положительное значение. В такую централизованную голографическую картотеку необходимо внести лазерные отпечатки камней, хранящихся в Алмазном фонде, Золотой комнате Эрмитажа и других государственных и частных собраниях, а также в культовых учреждениях; отпечатки натуральных драгоценных камней, изготавливаемых на отечественных гранильных и ювелирных фабриках. Профилактическая ценность данной системы, думается, быстро окупит материальные затраты, которые потребуются для ее внедрения. Регистрацию драгоценных камней следовало бы организовать в рамках учетной системы "Антиквариат", обеспечивающей сохранность отечественных исторических и культурных ценностей.
Литература:
Анфилов Н.Н., Ищенко П.П. Применение цветной фотографии в криминалистике. М., 1979.
Дмитриев Е.Н., Иванов Ю.П. Применение метода цифровой фотографии при фиксации объектов криминалистических экспертиз: Учебное пособие. М., 1997.
Газизов В.А., Филиппов А.Г. Видеозапись и ее использование при раскрытии и расследовании преступлений. М., 1998.
Ищенко Е.П. Звуковое кино и видеозапись в борьбе с преступностью. Фрунзе, 1974.
Ищенко Е.П., Ищенко П.П., Зотчев В.А. Криминалистическая фотография и видеозапись: Учебно-практическое пособие./Под. Ред. проф. Е.П. Ищенко. М., 1999.
Лазеры в криминалистике и судебных экспертизах./Под. общ. ред. Н.Г. Находкина, В.И. Гончаренко. Киев, 1986.