СТАТЬЯ

ФОТОСЪЁМКА РУК В ИНФРАКРАСНОМ СВЕТЕ КАК МЕТОД ВЫЯВЛЕНИЯ СКРЫТЫХ ЗНАКОВ НА ЛАДОНИ 

 

Актуальность. Съёмка ладоней в инфракрасном свете позволит получить дополнительную информацию о ладони, которую невозможно увидеть в видимом спектре света. На этом основан новый биометрический метод идентификации личности по рисунку пальцевых вен [3]. Этому направлению, в настоящее время, посвящены работы крупнейших фирм по всему миру. По этой причине фотосъёмка рук в инфракрасном свете является актуальной.

Практическая значимость работы состоит в технической простоте инфракрасной съёмке. Все цифровые фотоаппараты имеют светочувствительные матрицы улавливающие, кроме видимого спектра света, ещё инфракрасный и ультрафиолетовый диапазон. Поэтому на практике не требуется покупать дорогую инфракрасную фототехнику, а можно использовать любой цифровой аппарат через соответствующий светофильтр, что существенно удешевляет получение новой информации.

Обзор и анализ литературных источников. Первые инфракрасные фотографии были получены в США Робертом Вудом в 1910 году, однако среди фотолюбителей стала популярной после 1935 года, когда инфракрасная фотоплёнка стала доступна для них. Во второй половине прошлого века плёночная инфракрасная съёмка начала активно применялась при аэросъёмке, в геодезии, криминалистике, медицине, архивных работах, археологии и музеях [1]. С началом эры цифровой фотографии инфракрасная съёмка стала доступна всем желающим благодаря простоте съёмки и отсутствия необходимости в очень сложной процедуре проявки плёнки. 

Рис. 1

Чувствительность человеческого глаза к видимому свету ограничена длинами электромагнитных волн от 400 нм до 700 нм. Всё излучение, находящееся за пределами указанного диапазона, для человека невидимо. Излучение с длиной волны меньше 400 нм называется ультрафиолетовым, а больше 700 нм – инфракрасным рис.1.

Линии и знаки на ладони известны ещё в глубокой древности, а вот существуют ли, невидимые человеческим глазом, знаки на руке и если да, то что они означают – вопрос не праздный и требует очень серьёзных исследований. Для решения этого вопроса необходима специальная цифровая инфракрасная фотокамера, стоимость которой варьируется от сто тысяч рублей до нескольких миллионов, поэтому в настоящее время широко используются переделки обычных цифровых фотоаппаратов для съёмки в инфракрасном и/или ультрафиолетовом диапазоне. Для повышения качества изображения производители цифровых фотоаппаратов на светочувствительную матрицу помещают светофильтры, отсекающие инфракрасное и ультрафиолетовое излучение. По этой причине получение качественных инфракрасных фотографий, с помощью обычных цифровых фотоаппаратов с накладываемым инфракрасным фильтром на объектив, - невозможно.

Цели и задачи исследования. Цель исследования состоит в разработке метода съёмки ладоней в инфракрасном свете для выявления скрытых знаков и их закономерностей.

Для достижения поставленной цели решаются следующие задачи.

1. Определить длину волны пропускания светофильтра инфракрасного облучения ладоней, при котором получаются детализированные снимки скрытых знаков.

2. Расшифровать значения выявленных скрытых элементов и их закономерностей.

Методы исследования. В качестве рабочего инструмента инфракрасной съёмки был выбран фотоаппарат Canon EOS 30D с объективом EF-S 18-55mm. В указанном фотоаппарате удалены отсекающие светофильтры, а вместо них установлен жёлто-оранжевый светофильтр на 570 нм. рис. 2. Таким образом фотоаппарат получил возможность съёмки в диапазоне длин волн от 570 до 1000 нм и больше, т.е от оранжевого до ближнеинфракрасного света.

Рис. 2

Инфракрасная съёмка указанным фотоаппаратом проходила следующим образом. На фотоаппарате устанавливается режим "М" (выдержка 30) и устанавливается ручной фокус. Объективом наводится резкость, через видоискатель, затем к объективу приставляется соответствующий инфракрасный фильтр и нажимается кнопка затвора.

Для выявления длин волны пропускания инфракрасного фильтра, при котором получаются чётко видимые скрытые знаки, использовались следующие фильтры: 720 нм, 760 нм,850 нм и 950 нм. по шкале электромагнитных волн. В качестве примера работы перечисленных фильтров на рис.3 показаны фото зелёного цветка, снятого с перечисленными фильтрами в солнечном свете в режиме автоматического фокуса.

Рис. 3

 

На рисунке видно, что наиболее детализированные снимки получаются при использовании инфракрасного фильтра 950 нм, где обнаружены мелкие детали, незаметные в видимом свете.

На рис.4 показаны фотографии правой руки снятые при освещении лампы накаливания 75 вт в режиме ручной фокусировки. Из рисунков видно, что скрытые знаки на фалангах пальцев наиболее четко проявляются при использовании фильтров 760 и 850 нм. В дальнейших исследованиях решено использовать именно эти фильтры.

Обработка инфракрасных снимков проводится на стационарном компьютере с помощью специализированного программного обеспечения.

Для расшифровки выявленных скрытых элементов использовался метод сбора статистической информации путём репрезентативной выборки.

Результаты исследования. Вначале была проведена последовательная съёмка: в видимом свете (400 нм – 700 нм), оранжевом 570 нм, инфракрасном 720 нм, инфракрасном 760 нм, инфракрасном 850 нм и инфракрасном 950 нм.

Рис. 4

На фотографиях ладоней, снятых в инфракрасном свете (760 нм) были обнаружены разветвлённые поверхностные пальцевые вены, которые незаметны в видимом свете, но отчётливо видны в инфракрасном (рис.5).

Рис.5

Как известно пальцевые поверхностные вены располагаются в подкожно-жировом слое и обеспечивают отток крови от пальцев. Учёными университета штата Нью-Йорк в Буффало предложили использовать инфракрасные снимки пальцевых вен для допуска к секретным объектам. Кровеносные сосуды в пальцах имеют уникальную индивидуальную особенность и были использованы учёными США только для идентификации личности. Видимость рисунка пальцевых вен, основывается на способности гемоглобина крови поглощать инфракрасное излучение [2].

Всего было проанализирована репрезентативная выборка из 118 человек из них 24 – мужчины и 90 женщин в возрасте от 18 до 75 лет, а также 4 школьника. По профессии от домохозяйки и водителей до генерального директора крупной фирмы. В результате анализа инфракрасных снимков ладоней установлено, что освещение ладони в диапазоне длин волн инфракрасного излучения (720-950 нм) заметность пальцевых вен по контрастности резко отличается друг от друга, а на некоторых снимках она и вовсе отсутствует. Очевидно, что на степень заметности пальцевых вен влияет толщина подкожно-жирового слоя и длина волны инфракрасного освещения. При увеличенном подкожно-жировом слое и малой инфракрасной длиной волны - кровеносные сосуды в пальцах можно и не увидеть.

Все 118 инфракрасных снимка, по степени заметности, были разделены на четыре группы: сильная заметность, средняя заметность, слабая заметность и отсутствие заметности. Статистическое распределение количества инфракрасных снимков по степени заметности показано на рис. 6.

Рис. 6

 

Подавляющее количество снимков принадлежат к слабой и средней степени заметности – 86, в то время как отсутствие заметности наблюдалось в 20-ти снимках, а сильная заметность лишь в 12-ти фотографий.

На рис.7 показаны четыре градации заметности пальцевых вен.

Рис.7

На рис. хорошо видно влияние толщины подкожно-жирового слоя, особенно если сравнить левый верхний снимок (сильная степень заметности) и правый нижний (отсутствие заметности), где пальцевых вен не видно в то время как на левом верхнем они отчётливо видны. Из медицины известно, что инфракрасное излучения глубже чем видимый свет проникает в подкожно-жировой слой, на чём и основано лечение инфракрасным светом. Поэтому можно предположить, что толщина подкожно-жирового слоя индивидуальна для каждого человека и влияет на степень видимости пальцевых вен в инфракрасном свете, причём чем толще слой, тем они менее заметны.

Однако для нас важно метафизическое значение подкожно-жирового слоя на психику и характер человека. Для этих целей проведён анализ рук людей с сильной заметностью пальцевых вен, с одной стороны, и полным их отсутствием, с другой стороны.

Результаты анализа показали, что психологическая восприимчивость и чувствительность людей, в первой группе, с сильной степенью заметности пальцевых вен существенно выше чем во второй группе с отсутствием заметности пальцевых вен. Так в первой группе «тонкокожих» большинство женщин - 80%, а во второй «толстокожих большинство мужчин - 60%, из которых половина занята физическим трудом, и это при том, что количество мужчин из 118 составляло всего 20% - 24 человека. Из этого можно сделать вывод, что люди, на пальцах которых в инфракрасном свете не видно разветвлений пальцевых вен обладают более крепкими нервами низкой чувствительность и способностью к тяжёлому физическому труду. И наоборот, люди с хорошо видимым рисунком пальцевых вен не обладают крепкими нервами, восприимчивы, чувствительны и не склонны к длительным физическим нагрузкам.

Еще одной особенностью съёмки ладоней в инфракрасном свете явилось обнаружение эффекта «чёрных пальцев», который показан на рис. 8, где одна и та же ладонь снята в видимом (300-700 нм), оранжевом (570 нм) и инфракрасных спектрах с длинами волн от 720 до 950 нм.

На фотографиях видно, что эффект потемнения первых двух фаланг пальцев начинает быть заметным уже при съёмке через оранжевый светофильтр и достигает максимума заметности при инфракрасном фильтре 760 нм.

Более тёмный цвет, по сравнению с ладонью,

Рис. 8

является результатом большего поглощения инфракрасных лучей первыми фалангами чем третьими фалангами и ладонью, которая в большей степени эти лучи отражает, поэтому и выглядит более светлой.

Этот эффект наглядно продемонстрирован на рис.9, где выполнены снимки правой и левой руки в видимом свете (слева) и инфракрасном свете через фильтр 760 нм (справа).

Рис.9

На фотографии правой руки (справа) чётко просматриваются первые две чёрные фаланги мизинца и безымянного пальца, хотя в видимом свете (слева) граница между первыми двумя и третьей фалангами мизинца не видна.

Эффект чёрных пальцев на инфракрасных фотографиях был обнаружен лишь у 6-ти человек, что составило 5% от общего числа. Учитывая репрезентативность выборки можно предположить, что обнаруженный эффект чёрных фаланг является неким отклонением от нормы или нарушением среднестатистической закономерности. В этом случае не исключены некие начальные патологические процессы, происходящие в организме человека, но это уже трансформируется в сугубо медицинскую проблему, решение которой даст возможность получения простого диагностического маркера в виде «чёрных фаланг» позволяющего определить болезнь на начальной стадии.

Третьей особенностью съёмки ладоней в инфракрасном свете явилось обнаружение тёмных точек в окрестностях границы нижней и средней фаланг пальцев. Темные точки обнаружены на инфракрасных снимках у 5-ти человек в возрасте от 50 до 75 лет.  На рис.10 изображены фотографии правой и левой руки в видимом и инфракрасном свете.

Рис.10

На инфракрасных фотографиях хорошо видны тёмные точки размером от 1 до 1,5 мм. Учитывая, что указанные фотографии принадлежать людям пред пенсионного и пенсионного возраста, то логично предположить, что темные точки являются возрастными изменениями или патологией пальцевых вен.

Выводы

1. В результате исследования линейки инфракрасных фильтров от 720 нм до 950 нм удалось установить, что наиболее детализированные снимки пальцевых вен получаются при использовании инфракрасного фильтра с длиной волны пропускания 760 нм.

2. Люди, на пальцах которых в инфракрасном свете не видно разветвлений пальцевых вен обладают более крепкими нервами низкой чувствительность и способностью к тяжёлому физическому труду. И наоборот, люди с хорошо видимым рисунком пальцевых вен не обладают крепкими нервами, восприимчивы, чувствительны и не склонны к длительным физическим нагрузкам. Обнаружен эффект «чёрных фаланг», который замечен на инфракрасных снимках и отсутствует в видимом свете. Этот эффект связан с более сильным поглощением инфракрасного излучения фалангами пальцев, чем ладони. Эффект замечен у 6 человек из репрезентативной выборки 118 респондентов.

 

Практические рекомендации

 Сформулирована рекомендация использования «чёрных фаланг» для разработки диагностического маркера позволяющего определить болезнь на начальной стадии. Обнаружены тёмные точки размером от 1 до 1,5 мм на инфракрасных снимках в окрестностях границы нижней и средней фаланг пальцев у 5-ти человек в возрасте от 50 до 75 лет. Высказано предположение, что тёмные точки являются результатом возрастных изменений или патологией пальцевых вен.

 

Список используемой литературы

 

1. https://ru.wikipedia.org › wiki › Инфракрасная фотография – Википедия

2. Большая медицинская энциклопедия. Под ред. Б.В.Петровского. М.:1985.

3. В. Моржаков, А. Мальцев, «Современные биометрические методы идентификации». www.polyset.ru