CC BY
253
ОБЗОРЫ
© А.В. Литвинов, В.И. Витер, А.Ю. Вавилов, 2013 УДК 340.6
А.В. Литвинов1, В.И. Витер2, А.Ю. Вавилов2 О НЕОБХОДИМОСТИ ЦИФРОВОЙ СТАНДАРТИЗАЦИИ ОЦЕНКИ ЦВЕТА В ПРАКТИКЕ СУДЕБНО-МЕДИЦИНСКИХ ЭКСПЕРТИЗ
ТКУ «Курганское областное бюро судебно-медицинской экспертизы» (начальник - А.В. Литвинов);
2Кафедра судебной медицины (зав. кафедрой - проф. В.И. Витер) ГБОУ ВПО «Ижевская государственная медицинская академия» МЗ РФ На основании изучения большого числа литературных источников сделан вывод о необходимости разработки системы цифровой стандартизации измерения цвета объектов судебно-медицинской экспертизы. Ключевые слова: судебная медицина, цвет, измерение, цифровая стандартизация.
ABOUT NECESSITY OF DIGITAL STANDARDIZATION OF THE ESTIMATION OF COLOUR FOR PRACTICE OF FORENSIC MEDICAL EXAMINATIONS A.V. Litvinov, V.I. Viter, A.Yu. Vavilov On the basis of studying of the big number of references the conclusion is drawn on necessity of system engineering of digital standardization of measurement of colour of objects of a forensic medical examination. Key words: forensic medicine, colour, measurement, digital standardization.
Цветовые явления широко используются во многих сферах деятельности человека. Характеристика объекта по цвету применяется в химии и физике, физиологии и психологии, ботанике и зоологии, геологии, археологии, антропологии, медицине и т.д. Правильное использование языка цветовых терминов является ценным средством общения и понимания [13]. Оно позволяет специалистам, работающим над различными аспектами цвета, понимать друг друга и успешно сотрудничать.
Начало по составлению сравнительного перечня цветовых терминов было положено в конце сороковых годов Межотраслевым советом по цвету США (КСС) [40]. Перечни терминов и их определения были подготовлены большинством членов 18СС, а затем объединены в сравнительный перечень, включающий 1550 терминов, расположенных в алфавитном порядке.
В настоящее время для межпрофессионального общения в основном используется психофизический язык цветовых терминов [12, 15], разработанный Международной комиссией по освещению (МКО) и опубликованный в Международном светотехническом словаре [30] наряду с терминами из физики, физиологии, психологии и технологии красителей. Этот словарь содержит около 900 терминов и их определений, касающихся всех разделов светотехники. Эти термины и определения даны на четырех языках: французском, английском, немецком и русском. Между тем, было бы ошибкой считать эту терминологию установившейся [5, 6], потому что на самом деле она очень быстро меняется и, к сожалению, достаточно часто возникают ситуации, когда специалист одной отрасли знаний не понимает суждений о цвете, выраженных специалистом, занятым в иной сфере.
Психофизические цветовые термины относятся к понятиям, субъективно определяемым каждым человеком и используемым им для описания собственного восприятия цвета. Каждый человек видит цвет несколько иным в зависимости от его типа зрительного восприятия или от того, на что он смотрел перед этим [4].
Для наблюдателя с нормальным зрением видимый спектр в широком диапазоне потоков излучения представляется последовательностью чистых спектральных цветов - от темно-красного через ярко-красный, оранжевый, желтый, яркий желто-зеленый, зеленый, синий до темно-фиолетового [10].
Ключевыми пунктами касательно цветового зрения, особенно для анализа цвета и его оттенков, являются проблемы, которые могут возникнуть, когда о нем судят люди с неправильным или искаженным цветовым зрением [2, 8, 32]. Человек, у которого цветовое зрение отличается от нормального, не может правильно и надежно реагировать на цветовые сигналы окружающего его мира. Многие профессии либо чересчур опасны для него, либо ставят его в намного худшее (по сравнению с нормальными трихроматами) положение [16, 24]. Между тем, врожденные аномалии цветового зрения достаточно распространены. Убедительно доказано, что врожденные дефекты цветового зрения обнаруживаются в среднем у 8% лиц мужского и 0,5% женского пола [35, 46, 47].
Дефект цветового восприятия может быть и приобретенным в результате заболевания, затрагивающего сетчатку, зрительный нерв или зрительные центры в коре затылочной части мозга. Наиболее распространенной болезнью центральной нервной системы, вызывающей дефекты цветовосприятия в центре поля зрения, является
рассеянный склероз [24]. Его последствия включают искажения восприятия формы объектов. Некоторые генерализованные неинфекционные заболевания (злокачественное малокровие или вторичная анемия, недостаточность витамина В6, диабетическая амблиопия и т.д.), вызывая неврит зрительного нерва, приводят к потере способности различения цвета и формы. Отмечены дефекты в цветовом восприятии, сопровождающие ушибы головного мозга, вероятно, также вследствие возникающего неврита зрительного нерва, либо повреждений зрительных центров коры головного мозга [5, 10].
Наиболее частое возникновение дефектов цветового восприятия связано с токсической амблиопией при отравлениях, сопровождающихся угнетением цветовой чувствительности центра сетчатки. К таким ядам относятся дисульфид углерода, свинец, сульфаниламиды, нюхательный табак, йодоформ и страмоний, таллий, а также сочетание табака и алкоголя [17].
Другим малопонятным явлением, которое иногда может играть важную роль в восприятии цвета предметов, является память на цвета [28, 29]. Как следует из наименования, это явление заключается в следующем: когда на изображении появляется знакомый предмет, то восприятие цвета имеет тенденцию к изменению в направлении того цвета, который первоначально приписывался данному предмету.
Примером влияния психологического состояния на восприятие цвета служит сообщение Г. Фрилинга и К. Ауэра о больном лихорадкой, воспринимавшем оранжевый цвет не таким ярким, как в здоровом состоянии. Больному этот цвет казался более бледным, как будто он рассматривал его через желто-красный фильтр [25].
Кроме того, клинические данные свидетельствуют о влиянии физиологического состояния зрительной системы на восприятие цвета [9, 17]. Так известно, что в пожилом и старческом возрасте хрусталик глаза становится более желтым и пропускает все меньше синих волн на сетчатку. Указанное явление заставляет синие оттенки цвета выглядеть более зелеными, фиолетовые - более синими, а пурпурные - более красными.
Источник света, объект и наблюдатель - три условия верной визуальной оценки цвета. Из них именно наблюдатель становится причиной наибольшего количества ошибок [7, 9, 11, 27, 34, 41]. Как следует из указанного выше, это связано не только с тем, что некоторый процент населения имеет отклонения в цветовом зрении, но и с тем, что у людей с нормальным зрением возникают изменения в цветовом восприятии и с возрастом, и с усталостью, и по причине воздействия на организм активных веществ (например, при табакокурении). Проблема усугубляется еще и тем, что, даже если наблюдатель имеет те или иные отклонения в цветовом зрении, он сам может не знать об этом, если не был соответствующим способом проверен. И здесь имеет смысл задать риторический вопрос - как много судебно-медицинских экспертов проходят проверку на правильность цветового зрения при принятии на работу, и осуществляется ли хотя бы его ежегодный контроль? Между тем эксперты отдела экспертизы трупа и экспертизы потерпевших, обвиняемых и других лиц, практически ежедневно занимаются оценкой цвета повреждений (в т.ч. кровоподтеков) без какого-либо внешнего контроля над правильностью их оценки цвета этих повреждений и, соответственно, суждений о давности воздействия травмирующего фактора.
Таким образом, изложенное выше подтверждает утверждение о существовании некоторого субъективизма цветового зрения, т.е. различий восприятия конкретного
цвета разными наблюдателями, отличающимися по своим психофизиологическим особенностям [36, 50]. Соответственно, значение исследований, целью которых является повышение объективности суждения о цвете, чрезвычайно велико для многих отраслей человеческой деятельности, в том числе и судебно-медицинской.
Вариантом объективизации оценки цвета является создание системы образцов, иногда называемых цветовыми шкалами или атласами цветов. Исследуемые образцы сравниваются с цветами в этих атласах как с эталонами. Стандартные ряды предназначены для охвата значительной части всех цветов и позволяют из их совокупности подобрать для любого цвета в пределах цветового охвата шкалы достаточно близкий цвет, достаточно полно его характеризуя, как в рамках цветового пространства (RGB, XYZ, CMYK и т.д.), так и формализованным названием. Подобные наборы получили довольно широкое распространение [33, 48, 49], но наиболее ценные из них можно буквально пересчитать по пальцам. Это утверждение справедливо как в отношении образцов промышленного предназначения, так и биологической или медицинской (судебно-медицинской) направленности.
В криминалистической практике достаточно активно используется определитель цвета, составленный Н.А. Селивановым [21]. В первой части этого определителя приводятся эталоны цветов, которые имеют единую порядковую нумерацию от 1 до 112. Во втором разделе даны наименования цветов и их шифры.
Для работы с биологическими объектами предназначена шкала цветов, составленная А.С. Бондарцевым [3]. Она включает 105 тоновых оттенков цветов, которые наиболее часто встречаются при описании биологических объектов. Необходимо отметить, что именно шкала А.С. Бондарцева ранее весьма широко использовалась в работе судебно-медицинских экспертов.
Тем не менее, целесообразность применения указанной шкалы в медицине всегда вызывала много вопросов, т.к. изначально эта шкала создавалась для оценки цвета растений и была мало пригодна для определения и обозначения цвета кожных покровов тела человека и других объектов судебно-медицинской экспертизы. Именно в связи с данным обстоятельством Г.Г. Автандиловым [1] было предложено видоизменить шкалу А.С. Бондарцева, положив в основу принцип группировки тоновых оттенков одного доминирующего цвета. Шкала Г.Г. Автандилова [1] включает в себя 107 цветов и оттенков. Используются шесть основных насыщенных спектральных цветов (красный, оранжевый, желтый, зеленый, синий, фиолетовый) и один смешанный - пурпурный, а также семь промежуточных цветов (красно-оранжевый, оранжево-желтый, желто-зеленый, голубой, сине-фиолетовый, фиолетово-пурпурный, пурпурно-красный). Каждый образец цвета имеет цифровое и буквенное обозначение.
Безусловно, заслуживают внимания и рекомендации Б.Н. Сапунова [19], предложившего свой вариант цветовых эталонов. Достоинством атласа Б.Н. Сапунова является то, что он разработан на основании изучения большого объема трупного материала. Обращалось внимание на время года, естественный индивидуальный цвет кожных покровов, влияние освещения на цветопередачу и т.д. Атлас создавался путем зарисовок цветными карандашами, акварельными красками, гуашью, темперой, анилиновыми красками. Все это позволило составить шкалу цветов (60 цветов, распределенных на 5 групп) и их наименований, наиболее близко отражающих действительный цвет объектов, фигурирующих в судебно-медицинской практике.
Но ссылка на образец, сравнение цвета поверхности объекта со стандартной цветовой шкалой, при всех преимуществах, обладает и рядом крупных недостатков.
Во-первых, образцы нередко довольно значительно меняют свой цвет с течением времени (в частности, выгорают), изготовление же новых образцов сопряжено со значительными трудностями, обусловленными сложностью технологического процесса, задачей которого является абсолютно верное печатное отображение цвета и его многократное воспроизведение при тиражировании [14, 38, 45].
Во-вторых, чрезвычайно сложным является сопоставление между собой объектов, существенно различающихся способом формирования цветного изображения [37] и материалом их поверхности [44], например, типографский краситель на бумаге (цветовая шкала) и кровь, просвечивающая сквозь слои кожи пострадавшего (кровоподтек) [26].
Всё это убеждает в том, что контроль цвета с нужной степенью точности может осуществляться лишь путем оптических инструментальных методов (колориметрических). Цветовые измерения, осуществляемые с их помощью, обладают рядом преимуществ, главное из которых заключается в возможности объективной регистрации цвета и численной его характеристике [14, 18, 22, 43].
Колориметрические приборы предназначены для непосредственного измерения цвета и в зависимости от принципа регистрации излучения делятся на визуальные и фотоэлектрические [22, 23]. В первых измерение цвета производится визуально, во вторых - с помощью электронных устройств [31, 39]. Естественно, что фотометрические устройства более объективно оценивают цвет объекта, т.к. роль человека в колориметрическом процессе сводится только к указанию непосредственного объекта исследования и фиксации численных характеристик цвета, определенных прибором. Для еще большей автоматизации технологического процесса широко применяются компьютерные технологии.
Цифровая обработка и компьютерное распознавание изображений в настоящее время является одним из интенсивно развиваемых научных направлений. При этом
под обработкой изображений понимается не только улучшение их зрительного восприятия, но и классификация объектов, выполняемая при анализе изображений [42].
Области применения цифровой обработки сигналов изображений расширяются год от года, постепенно вытесняя аналоговые методы [39]. В медицинской технике широко применяются системы формирования изображения, его преобразования в цифровую форму, визуализация и документирование путем введения в компьютер изображений с помощью специализированных устройств захвата фото и видео. Уже давно не является чем-то принципиально новым использование цифровых технологий регистрации изображения в судебной медицине, путем фотографирования изучаемых биологических объектов (трупа, его частей, выделений тела человека) и видеосъемки самого процесса исследования (экспертизы). Применение указанных технологий существенно повышает точность и объективность экспертного исследования, т.к. позволяет осуществить контроль его качества, в том числе дистанционно и отсроченно. Кроме того, сам факт иллюстрации проведенной экспертизы фото- и видеоматериалами повышает ее доказательную способность, подтверждая экспертные выводы и облегчая их восприятие участниками судебного разбирательства [20].
Таким образом, наличие в экспертизе цветных фотоматериалов с формализованным (цифровым) указанием на цвет повреждений, позволяет более четко сориентироваться во внешнем виде повреждения, а, при необходимости, и убедиться в истинности суждения эксперта о давности воздействия на тело пострадавшего человека внешнего травматического фактора.
Естественно, что для формирования подобного суждения необходимо существование методики, основанной на исследованиях динамики цвета повреждений (кровоподтеков) и оперирующей математическими выражениями, позволяющими аргументировано обосновывать экспертное заключение. Работы над созданием такой методики ведутся нами на протяжении ряда лет, и полученные результаты позволяют надеяться на получение положительного результата, который будет представлен судебно-медицинской общественности по завершении исследования.
Литература:
1. Автандилов Г. Г. Краткая шкала цветов. Практическое пособие для судебно-медицинских экспертов и патологоанатомов. — М, 1962. — 23 с.
2. Артюшин Л. Ф. Основы воспроизведения цвета в фотографии, кино и полиграфии. — М., 1970.
3. Бондарцев А. С. Шкала цветов (пособие для биологов при научных и научно-прикладных исследованиях). — М.-Л., 1954. — 27 с.
4. Гордюхина С. С., Григорьев А. А. Экспериментальные исследования относительной спектральной чувствительности органа зрения // Тез. докл. конференции «Молодые светотехники России» 12 ноября 2010 г. — М.: Вигма. 2010. — С. 5456.
5. Гуревич М. М. Цвет и его измерение. — М.-Л., 1950.
6. Джадд Д., Вышецки Г. Цвет в науке и технике. — М.: Мир. — 1978. — 592 с.
7. Емельянов С. Я., Савенков В. И. Модель порогового зрительного восприятия пространства // Сб. науч. Трудов МЭИ. — 1984. — № 33. — С. 64-75.
8. Ивенс Р. М. Введение в теорию цвета, пер. с англ. — М., 1964.
9. Измайлов Ч. А. Цветовая характеристика эмоций //Вестник МГУ, сер.14, Психология, 1995. — №4. — С. 27-35.
10. Кустарев А. К. Об основных цветах физиологической цветовой системы // Светотехника. — 1965. — № 6. — С. 5-11.
11. Луизов А. В. Алгоритмы зрительного обнаружения // Тр. ин-та /Гос. оптич. ин-т., 1982. — Т. 51, вып. 185. — С. 99-104.
12. Мешков В. В., Матвеев А. Б. Основы светотехники: Учебное пособие для вузов: Ч. 2. Физиологическая оптика и колориметрия.-2-е изд., перераб. и доп. — М.: Энергоатомиздат. — 1989. — 450 с.
13. Нюберг Н. Д. О происхождении цветовых понятий //Проблемы физиологической оптики. — 1948. — № 6.
14. Нюберг Н. Д. Измерение цвета и цветовые стандарты. — М., 1933.
15. Нюберг Н. Д. Курс цветоведения. — М.-Л., 1932. — 42 с.
16. Нюберг Н. Д. Новый способ определения положения основных физиологических цветов из опытов с цветнослепыми //Доклады АН СССР. 1948. — Т.63. — № 4. — С. 379-381
17. Пэдхем Ч., Сондерс Дж. Восприятие света и цвета. — М., «Мир», 1978. — 256 с.
18. Роуз А. Зрение человека и электронное зрение. — М.: «Мир», 1977. — 148 с.
19. Сапунов Б. Н. Шкала цветов для описания объектов судебно-медицинской экспертизы // Сборник трудов по судебной медицине и судебной химии. — Пермь, 1961. — С. 192-196.
20. Селиванов Н А., Эйсман А. А. Судебная фотография. — М., 1965. — 231 с.
21. Селиванов Н. А. Криминалистический определитель цвета. — М., 1977. — 29 с.
22. Справочная книга по светотехнике / Под ред. Ю.Б. Айзенберга. 3-е изд., перераб. и доп. — М.: «Знак», 2006. — 972 с.
23. Справочная книга по светотехнике. — 4.1. Световые приборы и источники света. — М.: Изд-во АН СССР, 1956. — 471 с.
24. Федоров H. Т., Федорова В. И. Исследования по цветному зрению //Известия академии наук СССР. Отделение математических и естественных наук. — 1935. — С. 1431-1449.
25. Фрилинг Г., Ауэр К. Человек — цвет — пространство. — М.: «Стройиздат», 1973. — 141 с.
26. Шишкин Ю. Ю. Цифровые технологии исследования изображений как средство судебно-медицинской диагностики повреждений кожи: Дис. ... докт. мед. наук. — М., 2005. — 198 с.
27. Юстова E. H. Определение координатных осей основной физиологической системы из опытов с цветослепыми //Доклады АН СССР. — 1948. -Т. 63. — № 4. — С. 383-385.
28. Adams G. An experimental .study of memory color and related phenomena // Am. J. Psychol., 1923. — 34. — P. 359.
29. Bartleson C. Memory colors of familiar objects // J. Opt. Soc. Am., 1960. — 50. — P. 73.
30. CIE, International Lighting Vocabulary, 3rd ed., Publication CIE № 17, 1970. Bureau Central de la CIE, 4 Av. du Recteur Poincare, 75782 Paris Cedex 16, France.
31. Day E. A., Berns R. S., Taplin L.A., Imai F. H. A Psychophysical experiment evaluating the color and the spatial-image quality of several multi-spectral image capture techniques // Journal of Imaging Science & Technology, 2004. — 48. — P. 99-110.
32. Fairchild M. D. Color appearance models and complex visual stimuli // Journal of Dentistry, 2010. — 38. — S. 2. — P. 25-33.
33. Foss C. Color-order systems // J. Soc. Motion Picture Engrs., 1949. — 52. — P. 30.
34. Granit R., Munsterhjelm A., Zewi М. The relation between concentration of visual purple and retinal sensitivity to light during dark adaptation.//Journ of Physiol. Lond. — 1939. — v. 96.- № 1.
35. Hsia Y., Graham C. Color blindness, Vision and Visual Perception. — Wiley, New York, 1965, Chap. 14, Table 14.2.
36. MakAdam D. L. Visual Sensitivities to Color Differences in Daylight // The Journal Optical Society of America. — 1942. — № 5. — P. 247-274.
37. Matsushiro N., Ohta N., Shaw M. Q., Fairchild M. D. Optimizing color-matching functions for individual observers using a variation method // Journal of Imaging Science & Technology, 2001. — P. 472-483.
38. Montag E. D., Berns R. S. Lightness Dependencies and the Effect of Texture on Suprathreshold Lightness Tolerance // Color Research and Application, 2000. — 25. — P. 241-249.
39. Moroney N., Fairchild M. D. Color space selection for JPEG image compression // Journal of Electronic Imaging, 1995. — 4. — P. 373-381.
40. Newlall S., Brennan J. The ISCC Comparative List of Color Terms, InterSociety Color Council, 1949. — New York, 12181, USA.
41. Nezamabadi M. The Effect of Image Size on the Color Appearance of Image Reproductions: Ph.D. Dissertation, Rochester Institute of Technology, College of Science, Center for Imaging Science, Springfield, Virginia, United States, May (2008).
42. Okumura, Y. Developing a Spectral and Colorimetric Database of Artist Paint Materials — M.S. Thesis, Rochester Institute of Technology, College of Science, Center for Imaging Science, Rochester, New York, United States, September (2005)
43. Shen S., Berns R. S. Evaluating color difference equation performance incorporating visual uncertainty // Color Research and Application, 2009. — 34. — P. 375-390.
44. Stockman A., Montag E. D., Plummer D. J. Paradoxical shifts in human colour sensitivity caused by constructive and destructive interference between signals from the same cone class // Visual Neuroscience, 2006. — 23. — P. 471-478.
45. Tzeng D., Berns R. S. A review of principal component analysis and its applications to color technology // Color Research and Application, 2005. — 30. — P. 84-98.
46. Von Planta P. Die Haufigkeit der angeborenen Farbensinnstorungen bei Knaben und Madchen und ihre Fectstellung durch die ublichen klinischen Proben //Arch. Ophtalmol., Knh., 1928. — 120. — S. 253.
47. Waaler G. Ueber die Erblichkeitsverhaltnisse der verschiedenen Arten von angeborenen Rotgrunblindheit //Acta Ophtalmol., Kbh., 1927. — 5. — S. 309.
48. Wyszecki G. Farbsysteme, Musterschmidt-Verlag — Gottingen, 1960.
49. Wyszecki G., Etiles W. Color Science, Concepts and Methods, Quantitative Data and Formulas. — Wiley, New York, 1967.
50. Zhang H., Montag E. D. How well can people use different color attributes? // Color Research and Application, 2006. — 31. — P. 6.
