Przestań wierzyć, że TV kłamie Prawdziwa prawda o ulepszaniu zdjęć

Widziałeś to w kółko. FBI wykorzystuje zaawansowaną technologię do "wzmocnienia" rozmytego obrazu i znalezienia twarzy złoczyńcy w najgorszym możliwym nagraniu. Cóż, How-To Geek nazywa ich blefem. Czytaj dalej, aby zobaczyć, dlaczego.

Jest to jeden z najczęstszych tropów w telewizji i filmach, ale czy istnieje możliwość, że agencja rządowa mogłaby naprawdę mieć technologię znajdowania twarzy, w których występują tylko niewyraźne piksele? Będziemy argumentować, że nie jest to niemożliwe tylko z obecną technologią, ale jest mało prawdopodobne, aby kiedykolwiek była to technologia, którą kiedykolwiek zobaczymy. Trzymajcie się, aby zobaczyć, jak umieszczamy ten trop pod soczewkami nauki i technologii, i udowodnić, że to źle raz na zawsze.

Jak obrazowanie i światło pokazują, że wszystkie zdjęcia są ograniczone

Wszystkie technologie obrazowania, zarówno cyfrowe, jak i analogowe, działają w przybliżeniu w ten sam sposób. Zastanówmy się przez chwilę nad kamerami. Wszystkie kamery tworzą obraz, gdy światło (cząstki, które nazywamy fotonami) oddziałują z jakimś rodzajem nośnika tworzącego obraz. W aparatach cyfrowych jest to czujnik fotoelektryczny. W kamerach filmowych jest to chemicznie obrobiony, wrażliwy na światło pasek folii.

Może Cię zaskoczyć fakt, że kamery oparte na filmach potrafią uchwycić więcej szczegółów niż nawet aparaty cyfrowe o bardzo wysokiej rozdzielczości. Ale nawet w przypadku kamery filmowej na filmie można zarejestrować tylko ograniczoną ilość światła. To samo dotyczy każdego urządzenia do przetwarzania obrazu, czy to magnetowidu, aparatu cyfrowego czy skanera płaskiego. A ponieważ każde zdjęcie jest robione w skończonym czasie (zwykle ułamki sekund, w przypadku aparatów fotograficznych), konieczny jest górny limit szczegółów każdego przechwyconego obrazu.

W obrazowaniu cyfrowym górna granica często ma związek z sufitem, jaki ma aparat lub urządzenie - na przykład liczbą pikseli, które czujniki wewnątrz kamery są w stanie wykryć. Chodzi o granice samego urządzenia i jest nieco inny niż problem skończonej ilości światła docierającego do nośnika w aparacie. Mówiąc prościej, żadna kamera, bez względu na to, jak zaawansowana, ma nieskończoną zdolność rozdzielczą.

Wszystkie dane są produktem innych danych - Garbage Out, Garbage Out

Komputery są interesującymi maszynami, ale nie są pozbawione ograniczeń. Jedną z rzeczy, które większość ludzi błędnie rozumie o komputerach, jest to, że tak naprawdę nie są w stanie tworzyć "nowych" informacji, po prostu tworzą "inne" informacje. W matematyce, gdy jedna część równania jest pozwana na innej części, nazywa się to funkcją. Gdy Y = X + 1, Y jest funkcją X. Bez względu na to, X jest, Y jest bezpośrednio skorelowane.

Komputery działają w podobny sposób. Możesz dać komputerowi ogromny plik tekstowy z losowymi literami i słownikiem, i nakazać mu rozmieszczenie ograniczonego zestawu liter na słowa ze słownika. Działa to, ponieważ produkt końcowy można podzielić na funkcję zestawu losowych liter, słów ze słownika i wskazówek, jak utworzyć jeden z drugiego.

Wyobraź sobie, że robisz algebry na komputerze. Wpisujesz serię liczb do równania "Y = X + 1". Najpierw X = 1, więc 1 + 1 = 2. Ale co by się stało, gdybyś zepchnął niewłaściwe klawisze i wprowadził nieprawidłowe liczby? Czy nadal otrzymasz poprawną odpowiedź? Jeśli chciałeś powiedzieć X = 1, ale wpisałeś X = 11, czy komputer nadal dałby ci poprawną odpowiedź? Pytanie jest oczywiście niedorzeczne. Jest to koncepcja "Garbage In, Garbage Out". Innymi słowy, błędne dane dadzą złą odpowiedź.

Podobnie jak nasze równanie, "ulepszone" obrazy są funkcją oryginalnego obrazu. Gdy zaczynasz od rozmytego lub pikselowego obrazu (lub nawet ostrego, o ile to możliwe), żadna ilość filtrów ani magii komputerowej nie może wywołać informacji z miejsca, w którym informacja po prostu nie istnieje. Tak jak "1 + 11" nigdy nie spowoduje "2", ograniczony obraz nigdy nie spowoduje tak zwanej "ulepszonej" wersji.

Dlaczego nie ma funkcji do tworzenia danych z niczego

Możesz zadać pytanie: "Czy nie jest możliwe stworzenie funkcji, która może dodać szczegółów do złego obrazu?" Cóż, prawdopodobnie nie stworzymy jej w najbliższym czasie. Po prostu dlatego, że rozpoznajemy układ pikseli jako twarzy, nie oznacza to, że jest to prawdziwa twarz. Częścią twarzy jest nasze postrzeganie tych danych - w rzeczywistości patrzymy tylko na dane! Pobieranie danych obrazu i przekształcanie go w "lepsze" dane jest niemożliwe. Funkcja, która tworzy coś tak specyficznego jak ludzka twarz z danych bzdurnych, wymagałaby rzeczywistej wiedzy o produkcie końcowym - musiałbyś znać twarz prawdziwej osoby, aby "znaleźć" ją na rozmytym obrazie, który to rodzaj pokonuje punkt tej wyimaginowanej technologii.

Możliwe, że uda się utworzyć obraz przypominający twarz z danych obrazu ze śmieci, ale nie oznacza to, że ten produkt będzie odpowiedni. Może stworzyć twarz, która w rzeczywistości nie wygląda tak, jak osoba, która tam była. Najprawdopodobniej po prostu tworzyłby masę pikseli, które po prostu wyglądają jak "inna" wersja tego, co tam jest. W logice telewizyjnej za tym obrazem jest twarz zamknięta, a dobrzy faceci po prostu znajdą sposób, aby do niej dotrzeć. W rzeczywistości są to tylko dane - a każda funkcja odtwarzająca okoliczności zdjęcia, które już zostało zrobione, zawiera już te informacje.

Jak poznać Rząd potajemnie nie robi tego niemożliwego

Organizacje rządowe, takie jak NASA, wydają mnóstwo pieniędzy na przeszukiwanie nieba za pomocą teleskopów satelitarnych, takich jak Hubble i Kepler. Te lunety i inne na Ziemi zapewniają niesamowitą, kosmiczną cyfrową fotografię światła, a także inne długości fali w widmie elektromagnetycznym - takie jak fale radiowe i mikrofale oraz promieniowanie o wysokiej częstotliwości, takie jak promieniowanie gamma i promieniowanie X. Ale wszystkie te obrazy podlegają tym samym ograniczeniom omówionym wcześniej. Są migawkami na czas. Ograniczone obrazowanie rentgenowskie jest takie samo jak ograniczone obrazowanie światła widzialnego. Jeśli zdjęcia mogłyby zostać "ulepszone", fotografowanie w przestrzeni kosmicznej byłoby łatwe dla każdego. Jeśli możesz "ulepszyć" obraz, powiększając twarz w tłumie, dlaczego nie wyjść na zewnątrz, zrobić migawkę nieba i "poprawić" ją, aby zobaczyć szczegóły na ziemi Plutona? Gdyby było to możliwe, obraz - jakikolwiek obraz - mógł zawierać wszystkie dane obrazu we wszechświecie.

Czy możliwe jest rzeczywiste, użyteczne wzmocnienie obrazu??

Po prostu dlatego, że sposób, w jaki pisane przez trop, pisanie przedstawia ulepszanie obrazu, jest zły, zły, zły, nie oznacza, że ​​programy graficzne nie są użytecznymi narzędziami dla tego rodzaju problemu. Dopóki informacja znajduje się w obrazie, pewne "ulepszenie" może ułatwić jej dostrzeżenie. Weźmy na przykład ten ciemny, zacieniony obraz, rozjaśniony, aby pokazać szczegóły w cieniu. Ten rodzaj "ulepszenia" jest prawdziwy i dostępny dla każdego, kto posiada komputer. Różnica polega na tym, że dane już istnieją - patrzymy na to inaczej. Nasze oczy nie widzą (w zależności od monitora) szczegółów twarzy po lewej. Ale "ulepszona" wersja po prawej pokazuje nam mnóstwo szczegółów w cieniu, dając nam lepszy obraz twarzy.

Więc FBI najprawdopodobniej nie ma magicznych mocy Photoshopa, a ty nie możesz robić zdjęć małym zielonym ludziom żyjącym na Plutonie z twojego funsavera. Nie wierz we wszystko, co widzisz w telewizji!

Kredyty wizerunkowe: Harrison Ford z zapory ogniowej używany bez zezwolenia, zakładał dozwolony użytek. Light Writing by BloomsEyeView, Creative Commons. Garbage by Redaktor B, Creative Commons. IMG1189b wg HooverStreetStudios, Creative Commons.