Aktuální číslo:

2017/12

Téma měsíce:

Kontakty

Syntéza obrazu založená na předloze

 
 |  4. 5. 2017
 |  Vesmír 96, 268, 2017/5

Problém syntézy obrazu založené na předloze patří mezi nové výzkumné směry oboru počítačové grafiky. Jejím cílem je vygenerovat obraz, který respektuje novou, uživatelem definovanou strukturu, ale v detailech je k nerozeznání od originální předlohy.

V počátcích byla syntéza obrazu chápána především jako simulace, jež dokáže věrně reprodukovat fyzikální principy šíření světla ve scéně, a tím dosáhnout požadovaného fotorealistického efektu. V současné době pokročil výzkum v této oblasti natolik, že je možné generovat syntetické obrazy téměř nerozeznatelné od reality. Některé složitější struktury a procesy, jako je například vzhled reálného plamene nebo obrazu vytvořeného vodovými barvami, jsou ale natolik komplikované, že je mimořádně obtížné pro ně vytvořit zjednodušený fyzikální model, který by bylo možné algoritmicky simulovat. Proto se v současné době začíná prosazovat alternativní směr syntézy obrazu, kde fyzikální simulaci nahrazují vzorky reálných obrazů, ze kterých se následně vytvářejí obrazy nové.

Mezi průkopníky tohoto nového směru patří Aaron Hertzmann, který v roce 2001 se svými kolegy publikoval metodu obrazové analogie (Image Analogies).1) Tato technika dokáže na základě existujícího vstupního obrazu a jednoduchých řídicích kanálů (např. zdrojové a cílové segmentace) syntetizovat obraz nový, jenž respektuje uživatelem specifikované globální struktury, ale v detailech se podobá originálu. Metoda dosahuje pro specifické předlohy velmi dobrých výsledků, nicméně ve složitějších případech selhává kvůli použití hladového algoritmu2 syntézy. Tenž tvoří výstupní obraz postupně pixel po pixelu, a často tak vytváří nepřirozené švy, které narušují důležité lokální struktury nacházející se v předloze (obr. 1b).

Fluidní simulace LazyFluids: Výkon současných grafických karet totiž umožňuje v reálném čase simulovat proudění plynů či kapalin ve virtuálním prostředí s předem definovanými parametry.

Ke znatelnému zlepšení kvality syntézy došlo až o tři roky později. Yonatan Wexler a jeho kolegové přišli s algoritmem novým, jenž syntézu obrazu na základě předlohy formuluje jako optimalizační úlohu a snaží se najít její optimální řešení.3) Tento algoritmus je například základem populárního nástroje Content Aware Fill z programu Adobe Photoshop. Během několika málo okamžiků dokáže odstranit z fotografie nechtěné části a zaplnit je synteticky tak, že laik výslednou retuš prakticky nerozpozná.

Nyní vidíte 38 % článku. Co dál:

Jsem předplatitel, mám plný přístup
Jsem návštěvník
Chci si přečíst celé číslo
Předplatným pomůžete zajistit budoucnost Vesmíru. Více o předplatném
OBORY A KLÍČOVÁ SLOVA: Počítače, internet

O autorovi

Daniel Sýkora

Doc. Ing. Daniel Sýkora, Ph.D., (*1978) vystudoval počítačovou grafiku na ČVUT FEL, kde se svými studenty na katedře počítačové grafiky a interakce zkoumá nové algoritmy, které umožňují výtvarníkům eliminovat opakující se časově náročné postupy při zachování maximální svobody výtvarného projevu. Přednáší o základech a pokročilých metodách digitálního zpracování obrazu.
Sýkora Daniel

Doporučujeme

Přemýšlej, než začneš kreslit

Přemýšlej, než začneš kreslit

Ondřej Vrtiška  |  4. 12. 2017
Nástup počítačů, geografických informačních systémů a velkých dat proměnil tvorbu map k nepoznání. Přesto stále platí, že bez znalosti základů...
Tajemná „Boží země“ Punt

Tajemná „Boží země“ Punt uzamčeno

Břetislav Vachala  |  4. 12. 2017
Mnoho vzácného zboží starověkého Egypta pocházelo z tajemného Puntu, kam Egypťané pořádali časté obchodní výpravy. Odkud jejich expedice...
Hmyz jako dokonalý létací stroj

Hmyz jako dokonalý létací stroj

Rudolf Dvořák  |  4. 12. 2017
Hmyz patří k nejdokonalejším a nejstarším letcům naší planety. Jeho letové schopnosti se vyvíjely přes 300 milionů let a předčí dovednosti všech...

Předplatným pomůžete zajistit budoucnost Vesmíru

Tištěná i elektronická
verze časopisu
Digitální archiv
od roku 1994
Speciální nabídka
pro školy a studenty

 

Objednat předplatné