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騰訊優圖低光照圖像增強算法:挑戰谷歌與蘋果結果如何
發布時間:2019-4-28 12:07:32  瀏覽次數:213

互聯網時代,照片是人們交流和表達的重要方式之一,人們往往喜歡通過照片分享自己的所見所聞,然而很多時候,受低光照或背光環境影響,拍攝到的照片經常會產生欠曝光的現象,常常導致拍了很多照片,卻難以挑選出能拿得出手的。近期,騰訊優圖實驗室提出的“低光照圖像增強算法”,則有望解決這一痛點。

 

各大廠商紛紛推出夜拍神器,夜拍痛點仍難除

近幾年,各大手機廠商紛紛推出各種“夜拍神器”,企圖抓住該細分市場,在智能手機的紅海市場分一杯羹。

2018年11月,谷歌推出新的Pixel智能手機,同時宣布推出全新相機模式Night Sight。谷歌宣稱,使用Night Sight拍攝的照片比使用標準相機模式拍攝的照片要精準得多。然而,Night Sight拍攝照片所需的時間取決于場景和可用光線,通常需要一兩秒鐘才能讓手機啟動該模式工作。同時該模式可以使用的前期是仍需要一些光才能工作,如果在非常黑暗的環境中拍攝照片時,會得到一個像素混亂的結果。換句話說,這不是真正的暗光拍攝。

不到半年,在華為P30發布會上,華為消費者業務CEO余承東重點介紹了P30在拍照和攝像能力的提升,在夜拍上余承東調侃稱“三星的Galaxy拍不到銀行,但P30可以”。其現場展示的P30拍攝的銀河照片,也似有與拍攝“火星”的Pixel叫板之意。不過P30有個前提是拍攝場景不能有太大的亮暗差,這樣相機會避免過曝而導致暗處一團黑。

一度風靡全球的街機iPhone,因夜拍效果差長期受消費者詬病,最新一代的iPhoneX雖然宣稱在夜拍能力上增強不少,但仍有用戶吐槽夜拍照片局部放大后,由于過度曝光噪點很多。

目前,業內有三種傳統夜景圖像增強算法。直方圖均衡化(Histogram equalization),這種方法簡單的利用了圖像整體的統計性質,通常不能對復雜場景達到理想效果。基于Retinex理論的增強算法,通常只能用單通道進行光照優化,顏色無法很好地回復,在光照復雜的情況下還容易出現過曝的現象。這些傳統方法還容易在增加圖像亮度的同時,放大噪聲等瑕疵,影響圖像質量。而基于深度學習的方法,通常是輸入圖像到標注圖像之間直接訓練回歸(regression)模型,由于數據本身的特性,這種方法得到的結果通常清晰度、對比度比較低,而且會有一些人工痕跡。

 

技術揭秘:低光照圖像增強,騰訊優圖的“炫”科技

來自騰訊優圖的研究員介紹說,該算法全稱為“基于深度學習優化光照的暗光下的圖像增強”,通俗理解,是可以在移動端實時實現比美Adobe Lightroom專業調光效果的高端算法。已經被計算機視覺國際頂級會議CVPR2019收錄。

在應用了騰訊優圖低光照圖像增強算法后,原本黑乎乎的圖片立馬變得明亮清晰、色澤豐滿起來,其效果比起國際大牌的商業軟件也絲毫不遜,甚至更佳。

騰訊優圖對傳統夜景圖像增強算法進行了分析,發現直方圖均衡化對復雜場景不理想; Retinex算法,顏色無法很好地恢復,光照復雜還容易過曝;深度學習的直接訓練回歸模型,清晰度、對比度較低,且有人工痕跡。

傳統辦法的欠缺,都在于過度重視“優化圖片”,依靠各種技術指標,缺乏對“人”之體驗的終極關注。騰訊優圖創新算法,在網絡中引入中間照明,將輸入與預期的增強結果相關聯,增強了網絡從專家修飾的輸入/輸出圖像學習復雜的攝影調整的能力。通俗理解,就是引入了專業美術人員優化后的照片與原始照片對比,由機器自動學習,模擬出人類的智慧。騰訊優圖引入了3000組原始圖片和專業美工調節后的圖像,并訓練網絡有效地學習各種照明條件的豐富多樣的調整。

在網絡結構的設計方面,該算法也采用創新的雙分支的網絡結構。網絡分成了全分辨率分支低分辨率分支。其中低分辨率分支用于學習到全圖光照的整體信息,低分辨率圖像的使用,有助于增大網絡感受野,提高算法速度。低分辨率分支的結果將會傳遞給高分辨率網絡分支,用于重建全分辨率下的亮度圖,并最終得到增強后的圖像。此外,新的損失函數也進一步幫助網絡結構產生更加穩定、清晰、顏色真實鮮艷的結果。因此,騰訊優圖的低光照圖像增強算法,在增強結果中恢復清晰的細節,鮮明的對比度和自然色彩。

計算機視覺AI算法,不止是手機攝影

實驗室的創新算法,目前可以用于哪些場景呢?騰訊優圖的算法研究員介紹,手機攝影或手機拍照效果優化,依然是最重要的應用場景。該算法與手機硬件的結合,有望在夜景拍攝上取得進一步的突破,給消費者帶來更好的夜拍體驗。

自2012年開始,騰訊優圖已在全球贏得就近700項專利,并多次刷新FDDB、MegaFace等多項國際頂級評測世界記錄。這些在人臉識別、圖像識別領域的科研探索,不但應用于美化圖片,還被廣泛應用于交通、醫療影像、自動駕駛、金融、社交、娛樂、零售等多個行業領域。

例如,基于騰訊優圖AI算法研發的肺癌、宮頸癌及糖尿病視網膜病變篩查技術已經通過騰訊覓影平臺上線,并逐步落地到全國多家醫院。


 來源:中華網

 

      

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