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Neuer Algorithmus entfernt Unterwasserverzerrungen für klare, farbenfrohe Bilder

Das neue System wird von Forschern des Meereslebens gelobt.

Haben Sie jemals ein Unterwasserbild aufgenommen, nur um es in Grün- und Blautönen erscheinen zu lassen? Das liegt daran, dass sich Licht im Wasser anders verhält.

Obwohl es beim Aufnehmen persönlicher Bilder nur ein Mist sein mag, ist das Phänomen in der wissenschaftlichen Gemeinschaft tatsächlich ein größeres Problem, da die Unfähigkeit, genaue Bilder des Meereslebens zu machen, wesentliche Fortschritte behindert. Jetzt Ozeanographin und Ingenieurin Derya Akkaynak und Ingenieurin Tali Treibitzder Universität von Haifa, erstellt haben eine neue künstliche Intelligenz Algorithmus das kann einfach alles lösen.

Wasser entfernen

Der beste Weg, um zu beschreiben, was der Algorithmus tut, besteht darin, zu sagen, dass er das Wasser entfernt. Dies liegt daran, dass Bilder unter Wasser aufgenommen werden können, als wären sie an Land aufgenommen worden.

Die Forscher haben ihr neues System Sea-Thru genannt und es ist nichts weniger als außergewöhnlich. Im Gegensatz zu Photoshop, das Bilder künstlich repariert, ist Sea-Thru eine physikalisch genaue Echtzeitkorrektur.

Dieses Bild, das in der Arbeit der Forscher geteilt wurde, zeigt wirklich, was der Algorithmus erreichen kann :

Quelle : Derya Akkaynak

Echtfarben erhalten

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Der Algorithmus hat die wissenschaftliche Gemeinschaft der Meereslebewesen begeistert. „Was mir an diesem Ansatz gefällt, ist, dass es wirklich darum geht, echte Farben zu erhalten“, sagte Pim Bongaerts, Korallenbiologe an der California Academy of Sciences. Scientific American . „Wenn wir echte Farben erhalten, können wir unsere aktuellen Datensätze viel besser nutzen.“

Quelle : Matan Yuval

IE hatte die Gelegenheit, Akkaynak über ihre Arbeit zu interviewen.

IE : Wie haben Sie den Algorithmus erfunden?
Akkaynak : Ich habe den Sea-Thru-Algorithmus während meines Postdoktorandenstipendiums an der Universität von Haifa, Marine Imaging Lab, als Ergebnis dreijähriger theoretischer und experimenteller Arbeit entwickelt. Digitalkameras zusammen mit Unterwassergehäusen waren wirklich im Handel erhältlichErst seit Anfang der neunziger Jahre war die konsequente Korrektur von Farben in Unterwasserbildern ein herausforderndes und offenes Problem in unserem Bereich. An diesem Problem habe ich 2015 angefangen, als ich an die Universität von Haifa kam.

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Quelle : Matan Yuval

Mit der Zeit wurden die Gründe für das Fehlen eines robusten und konsistenten Farbkorrekturalgorithmus klar. Die Forscher verwendeten eine Gleichung, die beschreibt, wie sich Licht in der Atmosphäre bewegt, um ein Bild auf dem Kamerasensor zu erzeugen und Farben in Unterwasserfotos zu korrigieren.Was mit Licht unter Wasser passiert, ist ganz anders als das, was in der Luft passiert. Als ich entdeckte, dass ich eine genauere physikalisch genaue Gleichung speziell für den Ozean formuliert habe, ist diese Gleichung der eigentliche Durchbruch, der zum Sea-Thru-Algorithmus führteDiese Gleichung ist der Grund, warum der Sea-Thru-Algorithmus besser funktioniert als vorhandene Algorithmen und in der Lage war, die erstaunlichen Korrekturen algorithmisch zu erzeugen, die Sie gesehen haben.

Quelle : Matan Yuval

IE : Wie funktioniert der Algorithmus?
Akkaynak : Die einzige nicht standardmäßige Information, die benötigt wird, ist eine 'Entfernungskarte' - welche
gibt die Entfernung jedes Objekts in der Szene von der Kamera an. Ansonsten funktioniert es mit rohen RGB-Bildern, die unter natürlichem Licht aufgenommen wurden. Es wird keine Farbkarte in den Bildern benötigt. Es handelt sich nicht um einen AI-AlgorithmusEs gibt auch keine neuronalen Netze oder Schulungen.

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Quelle : Derya Akkaynak

Es gibt verschiedene Möglichkeiten, eine Entfernungskarte zu erhalten. Wir schätzen, dass mehrere Bilder der Szene verwendet werden. Sie können auch ein Stereokamera-Setup verwenden und die Entfernung von einem einzelnen Bildpaar ermitteln, ohne dass mehrere Bilder erforderlich sind. Sobald der Algorithmus über die Entfernung verfügt, schätzt alle notwendigen Parameter zum Entfernen des „Nebels“ und zum Wiederherstellen von Farben basierend auf der oben erwähnten Gleichung.

Quelle : Derya Akkaynak

IE : Welche Anwendungen sehen Sie für den Algorithmus vor?
Akkaynak : Sea-thru funktioniert bereits mit Videos, was sehr cool ist, da mehrere Bilder nicht mehr benötigt werden, da Videobilder von Natur aus mehrere Bilder derselben Szene sind. Außerdem muss kein künstliches Licht mehr mitgeführt werden, was weniger bedeutetKosten und Ausrüstung für viele Fotografen.

Aber wo dies einen enormen Mehrwert bringt, wird die Automatisierung der von Meereswissenschaftlern aufgenommenen Analysebilder und -videos sein. Wenn diese Bilder z. B. Untersuchungen von Riffen, Meeresboden, Fischbeständen usw. mit Sea-Thru vorverarbeitet werden, werden Wissenschaftler dies tunDann können Sie leistungsstarke Computer Vision- und maschinelle Lernmethoden verwenden, um Tiere und andere Objekte in ihnen zu zählen, zu identifizieren, zu segmentieren und zu klassifizieren. Derzeit erfassen wir große Mengen an Bildern, aber die meisten Analysen werden manuell durchgeführtist langweilig, langsam und teuer.

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Quelle : Derya Akkaynak

Im Moment funktioniert Sea-thru nur mit Bildern, die unter natürlichem Licht aufgenommen wurden, aber wir werden es auf den Fall von künstlichem Licht ausweiten, da auf diese Weise der Großteil des Ozeans erforscht wird. Und natürlich sehe ich es als Modul inPhotoshop, integriert in Consumer-Kameras und sogar Tauchmasken. Es ist nur eine Frage der Zeit!

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