JavaScript je vypnutý

Rozmazanou digitální fotografii je možné opravit matematickou operací

Rozmazaná fotografie. Problém, který řeší policie, když kamera nedostatečně nasnímá rychle jedoucí auto, astronomové, když pořizují snímky z kosmu, ale i laičtí fotografové, když si z exotické dovolené přivezou rozmazanou vzpomínku. Tým doc. Ing. Filipa Šroubka, Ph.D. DSc. z Ústavu teorie informace a automatizace Akademie věd ČR vyvinul matematické modely, kterými lze rozmazané digitální fotografie opravit.

Právě rekonstrukcí obrazu se zabýval čtyřletý projekt „Slepá dekonvoluce obrazu v limitních podmínkách”, financovaný Grantovou agenturou České republiky.

Prvním krokem projektu bylo správně matematicky modelovat proces snímání obrazu, během něhož dochází k mnoha degradacím, jako jsou šum, rozmazání nebo nedostatečné vzorkování. „Klasickým příkladem tohoto procesu, s kterým se běžně setkáváme, je pořizování fotografií pomocí digitálního aparátu. Obdobně však můžeme modelovat snímání obrazu u mnoha jiných, daleko specializovanějších zařízení, jako jsou astronomické dalekohledy, termovizní kamery nebo různé druhy mikroskopů,“ vysvětluje Filip Šroubek.

Smyslem rekonstrukce obrazu je nalézt numericky stabilní řešení, které by odhadlo původní, nedegradovaný obraz, a pokořit tak hranice možností měřící soustavy. Rozmazání obrazu modelujeme matematickou operací konvoluce a jeho odstranění se pak nazývá dekonvoluce.

„Komplexnější úlohu, kterou projekt řeší, představuje tzv. slepá dekonvoluce, kdy neznáme přesnou podobu rozmazání a je nutné jej odhadnout společně s nedegradovaným obrazem. Podařilo se nám naformulovat metodu založenou na pravděpodobnostním modelu, která úspěšně řeší problém slepé dekonvoluce na velké třídě reálných dat a i v situacích, kdy námi uvažovaný matematický model neplatí všude. Identifikovali jsme, že apriorní pravděpodobnost, jež automaticky určuje přesnost modelu, zvyšuje robustnost slepé dekonvoluce,“ říká doc. Šroubek.

Jeho tým aplikoval metodu rekonstrukce nejen v oblasti fotografie, ale také v astronomii, oftalmologii nebo nukleární medicíně.

„V současné době pracujeme na řešení ještě komplikovanější úlohy, kdy se rozmazání v obraze mění v závislosti například na hloubce scény nebo směru pohybu objektů ve scéně. Experimentálně jsme také vyzkoušeli implementaci přímo v mobilních telefonech,“ dodává doc. Ing. Filipa Šroubka, Ph.D. DSc. z Ústavu teorie informace a automatizace.

Výsledky svého projektu tým publikoval v 15 impaktovaných odborných časopisech a prezentoval na mnoha prestižních zahraničních konferencích.

Kamila Pětrašová