Nowa, rewolucyjna technologia skalowania obrazów

Dwójka naukowców, Shai Avidan i Ariel Shamir, zaprezentowała niedawno nową technikę skalowania obrazów, którą ochrzcili nazwą Content Aware Image Resizing.
Na dzień dzisiejszy formatowanie tekstu na stronach internetowych mamy już opanowane - za pośrednictwem prostego taga HTML twórca strony może przydzielić danemu wpisowi odpowiedni procent przestrzeni, co spowoduje eleganckie zawinięcie tekstu w przypadku zmiany wymiarów okienka przeglądarki. Co więcej, użytkownik może własnoręcznie zmienić rozmiar wyświetlanej czcionki, przytrzymując klawisz Ctrl i kręcąc kółkiem myszki.

Niestety, nowoczesne przeglądarki internetowe nadal nie radzą sobie ze skalowaniem wyświetlanych na stronach obrazków. Wszystko dlatego, że zwiększanie bądź zmniejszanie rozmiarów obrazka jest niezwykle złożoną czynnością, której obecnie dostępne technologie nie pozwalają wykonywać na bieżąco bez utraty jakości i siania artefaktami.

Wśród wykorzystywanych obecnie technik są, na przykład, bilinear filtering oraz bicubic filtering. Obie jednak wymagają dużej mocy obliczeniowej, a ich użytkowaniu towarzyszy niepożądane wyostrzanie bądź rozmazywanie rysunków.

Teraz Shai Avidan, którego badania sponsoruje Mitsubishi Electric Research Lab (MERL), i Ariel Shamir, również sponsorowany przez MERL, a na co dzień pracownik izraelskiego Interdisciplinary Center, stworzyli nową, dającą nadzieje na przyszłość technologię. Wyniki swojej pracy zaprezentowali na tegorocznej edycji odbywającej się w San Francisco konferencji SIGGRAPH. Ich prezentacja znajduje się również w serwisie YouTube. (nota bene, to klip prezentujący możliwości tej technologii robi wrażenie - szczególnie ostatnie 30 sekund: usuwanie obiektów ze zdjęcia)

W klipie tym można zobaczyć obrazki powiększane i pomniejszane w czasie rzeczywistym przez jednego z autorów. Działanie techniki Content Aware Image Resizing opiera się na wykorzystaniu gradientów do wyznaczenia „ścieżki” pikseli o najmniejszym znaczeniu. Następnie z każdej linii obrazu zgodnie z powstałą listą usuwany jest jeden punkt. Działanie w oparciu o gradienty pozwala zminimalizować wpływ skalowania na zawartość obrazka.

Twórcy zaprezentowali też niedoskonałości swojej techniki, a następnie przedstawili narzędzie, które pozwala sobie z nimi radzić. Wśród elementów sprawiających CAIR kłopoty są między innymi twarze, których kompresja może prowadzić do powstawania artefaktów. Opracowany przez twórców programik pozwala chronić wybrane obszary obrazu poprzez oznaczenie ich jako wyłączonych z procesu obliczania listy pikseli do usunięcia.

Co ciekawe, narzędzia tego można używać również w drugą stronę - kolejny pędzel pozwala przeznaczać wybrane elementy zdjęcia do usunięcia w pierwszej kolejności. Funkcja ta może okazać się przydatna dla najróżniejszych użytkowników - od porzuconych kochanek, które chciałyby się pozbyć wizerunku niedawnego wielbiciela z pewnych zdjęć, do rządów państw pokroju Chin bądź Stanów Zjednoczonych, którym może zależeć na dyskretnym usunięciu wykorzystywanych przez nich broni z trafiających do prasy fotoreportaży.

Chociaż podobne rozwiązania są już dostępne na rynku, ich stosowanie pozostawia zwykle wyraźne ślady. W porównaniu z nimi technika Content Aware Image Resizing działa niezwykle subtelnie, prawie że niezauważalnie.

Praca naukowa na temat CAIR zatytułowana jest Seam-Carving for Content-Aware Image Resizing i można ją ściągnąć ze strony doktora Shamira, na której znajdują się również materiały dotyczące jego innych, niezwykle różnorodnych badań.

Chociaż nowa technologia skalowania obrazów okaże się zapewne zasobożerna, być może zapewni ona zajęcie dla nadchodzących procesorów czterordzeniowych i spowoduje, iż zawartość stron internetowych stanie się bardziej dynamiczna.

Pozostaje mieć nadzieję, że już wkrótce przeglądarki i programy do cyfrowej obróbki obrazu zaczną wykorzystywać dzieło izraelskich naukowców.