Cum să măreşti pozele, fără să pierzi detaliile

Procedeul văzut până acum doar în filmele poliţiste, în care specialistul laboratorului de investigaţii reconstruia ca prin minune orice imagine neclară apăsând câteva taste în faţa unui PC extrem de sofisticat, obţinând în câteva secunde portretul unui suspect sau numărul de înmatriculare al unui vehicul, este acum realitate şi aproape la îndemâna oricui.

În lumea reală procedeul se numeşte super-resolution şi poate fi abordat în două moduri diferite. Prima abordare presupune existenţa unei secvenţe video din care să preluăm mai multe imagini succesive care surprind acelaşi obiect, urmând ca un filtru software să extragă cât mai multe detalii cu putinţă din care să construiască o singură imagine mai clară.

A doua abordare funcţionează cu o singură imagine sursă şi presupune folosirea unor tehnici de procesare avansate, prin care se analizează conţinutul imaginii căutând elemente similare, care pot fi combinate pentru reconstruirea detaliilor neclare. Pentru a înţelege mai bine acest procedeu, imaginaţi-vă o poză abia descifrabilă cu un peisaj din oraş, în care apar clădiri, străzi asfaltate, un afiş cu text aproape ilizibil, etc. Majoritatea obiectelor din imagine au un aspect distinctiv, ce urmează un anumit tipar: textura asfaltului, liniile cărămizilor de pe peretele cădirii, forma literelor de pe afiş. În majoritatea cazurilor, detaliile abia vizibile urmează un tipar repetitiv, dar cu variaţii subtile la nivel de sub-pixel şi dimensiunea elementelor individuale, în funcţie de cum sunt poziţionate obiectele în spaţiul tridimensional. Filtrul super-resolution separă din imagine cele mai reprezentative detalii, generând un veritabil puzzle cu modele de texturi , care serveşte apoi la reconstrucţia detaliilor estompate din imaginea originală.

Pe scurt, cu procedeul super-resolution putem transforma o poză neclară sau de rezoluţie mică într-o imagine mai bine detaliată, redată la o rezoluţie mai mare decât originalul. Tehnologia super-resolution, dezvoltată de Institutul Weizmann de cercetări ştiinţifice, funcţionează atât cu imagini statice dar şi secvenţe video, dând cele mai bune rezultate cu scenele care conţin multe detalii cu tipar repetitiv.

Tehnica Weizmann funcţionează despărţind mai întâi imaginea originală într-un puzzle de imagini mai mici, fiecare măsurând doar câţiva pixeli. Elementele individuale ale acestui puzzle sunt comparate între ele căutând detalii cu aspect asemănător. Atunci când sunt găsite două sau mai multe texturi asemănătoare, este posibilă recompunerea unei versiuni mai detaliate a texturii originale. Toate fragmentele de texturi rezultate sunt folosite apoi la reconstrucţia imaginii originale. Procedeul nu este chiar perfect şi poate genera detalii false, percepute ca artefacte în imagine şi vizibile mai ales la reconstrucţia detaliilor fine, abia vizibile în imaginea sursă.

Tehnologia super-resolution se prezintă ca o modalitate mai avansată de mărire a imaginilor, cu rezultate superioare calitativ faţă de tehnicile clasice implementate în aplicaţiile de editare imagine. O a doua utilitate poate fi în domeniul creşterii eficienţei tehnicilor de compresie video şi imagine.

Din păcate procedeul super-resolution are şi un inconvenient major: este foarte intensiv din punct de vedere al cerinţelor de procesare şi prea lent pentru a fi aplicat în timp real (de exemplu pentru îmbunătăţirea imaginilor afişate în browserul web sau filme pe YouTube). Există totuşi speranţe ca procesarea în timp real să fie în cele din urmă posibilă cu ajutorul accelerării prin GPU, folosind una sau mai multe plăci video performate.