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讨厌马赛克?谷歌说你可以“修复”它

发布于:2024-06-21 编辑:匿名 来源:网络

2010年上映的科幻电影《银翼杀手》设想了充满赛博朋克科技的一年:天空布满了飞行汽车,人类可以使用大屏幕机器(超能力者)完成许多任务令人难以置信的工作。

主角和德卡德追查复制人的下落时,他们利用埃斯珀挖掘出了肉眼所忽视的线索。

里克将现场发现的一张可疑照片插入到埃斯珀中,一遍遍无损地放大照片的一角,终于在镜子的倒影中找到了人造人朱拉。

科幻作品的想象力有时会受到当时技术的限制。

2000年个人电脑刚刚开始普及。

《银翼杀手》我没有想到互联网的出现会改变人类的生活方式,也没有想到模拟技术有一天会被数字技术取代。

技术取代。

但其无损图像放大技术的想象非常超前,这仍然是一个很难解决的问题。

您可能也遇到过这样的情况:聚会结束后,朋友们一起拍了一张合影。

回去后,他们放大看老同学的脸,或者那天晚上喝的饮料的牌子,但看到的却是模糊的。

马赛克。

这是因为当我们将照片放大到一定程度时,局部分辨率已经很低,我们看到的都是由像素组成的图像。

是否有可能像我们30年前所幻想的那样,从一个微不足道的“马赛克”中提取出额外的图像信息?谷歌的AI团队最近发表了一篇博客,提到了一种新的图像算法,与《银翼杀手》的想法非常接近。

令人难以置信的分辨率提升 ▲ 64 x 64 64 x 64 像素的皮卡丘照片有多大?以iPhone拍摄的百万像素照片为模板,其大小只有其千分之一左右。

当在高清屏幕上显示时,你只会看到完整的“马赛克”。

▲ 超高分辨率照片在数字时代,我们在屏幕上看到的每张图像都是由密集的像素组成的。

单位面积上组成图像的像素越多,分辨率就越高,相应的图像也越好。

清除。

谷歌的AI研究人员正在思考是否有可能从低分辨率中提取足够的图片信息,利用机器学习尽可能地恢复图片的原始面貌,提高图片的分辨率,得到清晰的图片? ▲ 图片来自:Google 最近发布的博客,Google 展示了其最新的研究成果,结果非常令人震惊——通过两种不同的算法,64 X 64 像素的照片可以恢复到 X 像素的分辨率,而且细节效果非常逼真。

需要指出的是,谷歌通过机器学习算法恢复的照片势必与原始照片存在一些偏差。

然而,当我们无法获得原始场景(比如过去的老照片)时,一张尽可能接近现实的“还原”照片才真正有价值。

▲ 图片来自:Google 据 Google 介绍,修复一张“马赛克”照片包含两个过程——“破坏”和“重组”。

首先,为了尽可能挖掘出“马赛克”像素方块的图形细节,谷歌研究人员会先使用高斯噪声算法对测试样本进行处理,得到完全由噪声点组成的“雪花图像” ,看起来有点像以前没有噪音的模拟电视。

信号图。

▲ 第三行是Google的修复算法,第四行是原始图像参考。

图片来自:谷歌。

然后,研究人员利用神经网络算法逆向高斯噪声的破坏过程,并通过逆向恢复过程合成新的图像数据。

从纯噪声图像中尽可能减少噪声,以获得清晰的图像。

▲ 图片来自:Google 图像修复的原理并不复杂,但涉及的算法并不简单。

为了以“一对一修复”的方式修复大型高清图像,谷歌研究人员提出了超分辨率算法SR3和超联合扩散模型CDM,通过大规模图像对比学习来提高修复的准确性。

值得一提的是,虽然我们一直用“马赛克”来指代低分辨率、大像素、低清晰度的图片,但这与实际经过编码的照片有本质的区别。

▲ 图片来自:Google Google 的复原算法之所以能够让低清晰度图片变得清晰,本质上是基于图片本身所包含的正确图像信息,通过庞大数据库中无数图像的对比匹配,最终模拟出近似像素填充。

当照片被打上马赛克后,图片中包含的图像信息就会发生变化。

简单来说,马赛克算法以固定的间隔随机选择一个区域内像素的颜色,然后对该区域内所有像素的颜色进行平均,用新的颜色填充方形网格。

编码后,原始像素信息全部丢失,得到的只是随机计算的误差信息。

这时,要求机器学习来恢复它,就像要求它对一道完全错误的题给出正确答案一样。

这几乎是不可能回答的。

因此,如果有人想利用谷歌算法来挖掘一些被删除的私人信息,他们可以放弃这个想法。

你已经进入未来▲ 图片来自:Google 谷歌的高清修复算法很可能最终会应用到 Google Photos 和 Snapseed 等谷歌图像处理软件中,并成为我们像 HDR、透视校正等算法一样的图像编辑工具之一。

回到《银翼杀手》电影,Esper实际上是一个非常有趣的机器。

它有点像模拟技术和数字技术的融合。

一方面,它非常先进,人们可以通过语音控制它,并实现无损放大;另一方面,它又很老式,有清晰的大屏幕但仍然是CRT结构,导入照片的过程仍然是从实物照片扫描。

根据电影的效果,埃斯珀可能会固定照片中的某个坐标,然后放大照片,通过精确的镜头结构(显微镜)进行观察。

现在来看,无损放大的想法非常先进,但模拟技术显然不是现实未来的一部分。

讨厌马赛克?谷歌说你可以“修复”它

对于现代人来说,手中的手机、电脑就是每个人的“超能者”。

▲ 图片来自:Adobe 如今,照片已经完成了全数字化工作流程的演变,利用数字技术放大照片不再是难事。

也就是说,你实际上已经进入了《银翼杀手》所描述的“未来”。

▲ 图片来自:Adobe Image 超分辨率一直是计算机视觉领域的热门研究课题。

Adobe等公司正在开发相关的图像处理技术,并已应用于Photoshop、Lightroom等图形处理软件中。

以 Photoshop 为例。

导入RAW格式图像后,可以选择“增强”功能的“超分辨率”功能。

软件会根据相似的内容丰富图像的纹理,并将图像的分辨率放大4倍。

整个过程大约需要一分钟。

▲ 图片来自:Adobe 可以看到对比度增强前后的照片。

分辨率提升后,照片的清晰度明显提升,一些模糊、无法辨认的细节也变得清晰起来。

Adobe在今年3月发布的技术博客中提到,其使用的超分辨率算法也经过了广泛的机器学习训练,正在不断细化和改进。

▲ 图片来自:Adobe 图像分辨率的爆炸性提升有什么意义吗?也许拍完照片后,你不会放大它来研究每一个细节,但当你需要打印照片时,照片的分辨率直接决定了打印的最大尺寸。

这对于摄影师来说尤其重要。

有时用广角镜头拍摄风景时,会看到一只老鹰在天空中飞过。

使用广角镜头拍摄通常无法捕捉到鹰羽毛的细节。

在这种情况下,请使用超分辨率进行放大,然后进行裁剪。

您可能会得到您想要的图片。

▲ 先裁剪,然后使用超像素放大,得到百万像素照片。

图片来自:Adobe Adob??e在博客中以一张百万像素照片为例,利用超分辨率功能将其放大到百万像素,这样就可以打印出“像样的”照片,Adobe将这个过程描述为“数字变焦”。

”对比Adobe和Google的算法,两者存在一些差异。

Adobe要求RAW格式的照片保留大量图像的原始信息用于计算,而Google的算法可以根据一些非常粗略的信息来恢复照片。

▲Adobe的算法通过大量的机器学习不断改进。

图片来自:Adobe。

目前这两种算法还没有完全成熟,还需要大量的机器学习来提高计算还原的准确性。

但可以肯定的是,超分辨率技术将在不久的将来成为最流行的图像技术之一,帮助人们摆脱长焦镜头等设备的限制,记录生活的每一个细节和瞬间。

为了看到更清晰的世界,我们不断探索。

讨厌马赛克?谷歌说你可以“修复”它

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