Программа для увеличения четкости фотографий

Программа для увеличения четкости фотографий

Программа для увеличения четкости фотографий

Представляю вашему вниманию заключительную статью из трилогии «Восстановление расфокусированных и смазанных изображений». Первые две вызвали заметный интерес — область, действительно, интересная.

В этой части я рассмотрю семейство методов, которые дают лучшее качество, по сравнении со стандартным Винеровским фильтром — это методы, основанные на Total Variaton prior.

Также по традиции я выложил новую версию SmartDeblur (вместе с исходниками в open-source) в которой реализовал этот метод. Итоговое качество получилось на уровне коммерческих аналогов типа Topaz InFocus.

Вот пример обработки реального изображения с очень большим размытием:

Введение

Описывать базовую теорию деконволюции здесь я не буду, о ней очень подробно было написано в предыдущих статьях. Тем, кто не читал их или подзабыл, рекомендую для начала ознакомиться с ними, чтобы понять терминологию и классические подходы:

Часть 1. Теория;

Часть 2. Практика. Прежде чем перейти к описанию Total Variation (далее TV prior), необходимо понять, какие же недостатки есть у алгоритмов типа классического Винеровского фильтра? Самые основные — это эффект типа звона (периодический ореол на краях объектов) даже при небольшом уровне шума, размывание границ и мелких деталей, а также плохое шумоподавление с точки зрения человеческого восприятия.

Все это сильно мешает практическому применению фильтра Винера ограничивая его применение задачами технического восстановления изображений, например для прочтения интересующих надписей. Поэтому в последнее время было разработано большое количество самых разных методов, цель которых состоит в улучшении визуального качества. Надо заметить, что количество деталей при этом, как правило не возрастает.

Описание TV prior

Основное качество Total Variation prior с точки зрения результата — сохранение резких краев и сглаживание артефактов деконволюции.

Записывается следующим образом: К сожалению, вычисление этого функционала нельзя сделать простым образом, поскольку здесь требуется применение весьма сложных техник оптимизации.

В качестве альтернативы можно использовать сглаженный функционал вместо абсолютного значения: Когда эпсилон стремится к нулю, результат стремится к первоначальному определению Total Variation, но процесс оптимизации становится более сложным.

И наоборот, при достаточном большом эпсилон результат оптимизации будет напоминать фильтр Винера с размытием краев.

К сожалению, приведенная выше формула имеет неквадратичный вид, поэтому она не может быть просто вычислена в частотном пространстве Фурье, как это получалось с фильтрами Винера и Тихонова.

Поэтому необходим один из методов пошаговой оптимизации для нахождения приближенного решения — например классический метод градиентного спуска: Где тау вычисляется по следующей формуле: А градиент сглаженного функционала определяется как: Количество итераций должно быть достаточно большим — несколько сотен. Это самый базовый подход в реализации TV prior, что называется «в лоб». Тем не менее, даже он дает очень неплохие результаты. На базе его в научных публикациях появилось много исследований, которые пытаются еще улучшить качество, а также уменьшить время расчета.

Практическая реализация

Описанные формулы, в принципе, несложные, хотя и очень громоздкие в реализации. Основная проблема — достичь высокого быстродействия, т.к.

Читайте также  Amd gaming evolved как удалить программу?

количество итераций очень большое и каждая итерация содержит много сложных действий. А именно — несколько сверток изображения целиком, вычисления полного градиента и дивергенции.

Скажу сразу, добиться хорошей скорости работы мне пока не удалось, на изображении размером несколько мегапикселей время финального вычисления составляет 2-3 минуты. Но Preview работает быстро — порядка 0.2 секунды.

Сборку под Windows можно скачать по адресу:

github.com/downloads/Y-Vladimir/SmartDeblur/SmartDeblur-1.27-win.zip

Исходники (под лицензией GPL v3) доступны по ссылке: github.com/Y-Vladimir/SmartDeblur Основные изменения по сравнению с прошлой версией, которая была описана во второй части:

  • Добавлены два метода деконволюции: TV prior и фильтрация по Тихонову
  • Добавлена поддержка восстановления Гауссового размытия
  • Улучшена скорость работы (примерно в 2.5 раза)
  • Уменьшено потребление памяти (примерно в 1.5 раза)
  • Максимальный размер обрабатываемого изображения по умолчанию 3000 (но можно менять в настройках)
  • Добавлена секция настроек
  • Добавлен Updates Checker
  • Поддержка Drag&Drop
  • Добавлен Help Screen с примером изображения и советами по настройке
  • Исправлен баг с рябью в режиме preview

Язык C++ с использованием Qt.

Сравнение

Ну и теперь самое главное — на какое же качество можно рассчитывать при обработке размытых изображений. Будем сравнивать с топовым коммерческим аналогом Topaz InFocus.

Остальные аналоги (типа FocusMagic) уже давно не поддерживаются или дают уж совсем неприемлемые результаты обработки. Итак поехали.

Сначала возьмем рекламный пример с сайта Topaz InFocus: www.topazlabs.

com/infocus/_images/licenseplate_compare.jpg

Вот результат от Topaz InFocus: А вот результат работы SmartDeblur при следующих параметрах: Type: Motion Blur, Length: 10.1, Angle: -45, Smooth: 60% Как видим, результаты очень схожие. И не так очевидно, что лучше. Topaz InFocus, судя по всему, тоже использует алгоритм, похожий на TV prior плюс пост-обработка в виде шарпинга краев. Надо заметить, что приведенное исходное смазанное изображение, с очень большой вероятностью, является синтетическим. Т.е. взято неискаженное изображение и применен фильтр Motion Blur.

Это видно по практически идеальному восстановлению, а также по подозрительно целым параметрам искажения — угол 45 градусов и длина 10 пикселей. Теперь возьмем реальное изображение, которое я вчера сфоткал на свой Canon 500D с ручным уводом фокуса: Результат от Topaz InFocus при следующих параметрах: Type: Out-of-Focus, Radius: 5.5, Suppress Artifacts: 0.34 Результат SmartDeblur при следующих параметрах: Type: Focus, Radius: 5.9, Smooth: 60% Тут ничья, можно сказать. Параметры в каждой программе подбирались так, чтобы обеспечить наилучшее качество.

Еще один реальный пример снятый мною: Результат SmartDeblur при следующих параметрах: Type: Motion Blur, Length: 6.6, Angle: -37, Smooth: 53%

Выводы

Подошла к концу третья заключительная статья. Получилась она не особо большой, но, надеюсь, будет полезной. Как видим полученное качество обработки уже вполне приемлемо для реального применения.

Основная проблема, которая остается — в местах, где есть светлые объекты, после обработки получается заметный эффект звона.

Думаю, это связано с тем, что на светлых участках нарушается линейность отображения яркости пикселей, что дает неверную интерпретацию о его реальной яркости. Возможно, нужна логарифмическая предобработка яркости, либо еще что-то.

Еще раз напомню: Сборку под Windows можно скачать по адресу:

github.com/downloads/Y-Vladimir/SmartDeblur/SmartDeblur-1.27-win.zip

Исходники (под лицензией GPL v3) доступны по ссылке: github.com/Y-Vladimir/SmartDeblur И как обычно — буду очень рад замечаниям и предложениям по SmartDeblur! Кто будет пробовать программу — учтите, что параметр качества Smooth в режиме превью и в режиме High-Quality ведет себя весьма по-разному.

Читайте также  S finder что это за программа?

Поэтому финальный результат ползунка сглаживания можно оценить только после завершения просчета High-Quality. P.S. Огромная просьба ко всем, кто мне пишет на почту.

После публикации двух предыдущих статьей мне пришло (и продолжает приходить) большое количество писем с просьбой восстановить номера машин на кадрах с камер видеонаблюдения, когда весь номер занимает площадь несколько пикселей.

Я этим не занимаюсь! SmartDeblur этого тоже делать не умеет.

Это задача совсем другого рода, а именно Super-Resolution, когда из нескольких изображений малого разрешения получается изображение высокого разрешения с новыми деталями, которых не было на исходных данных. Может быть когда-нибудь ей и займусь, но точно не в ближайшее время.

UPDATE Ссылка на продолжение:

Blind Deconvolution — автоматическое восстановление смазанных изображений —Vladimir Yuzhikov (Владимир Южиков)

  • SmartDeblur
  • deconvolution
  • восстановление изображений
  • Total Variation prior

Источник: https://habr.com/post/152885/

Как сделать размытое фото более чётким?

Расфокусированные фотографии становятся всё более популярными по некоторым причинам, но не учитывая так всеми любимые фильтры как в Instagram, они обычно только раздражают. Допустим, вы постарались снять уникальное в своем роде семейное видео только лишь для того, чтобы обнаружить, что изображение размыто и дрожит.

Оказывается, существуют программы, которые могут улучшить резкость фотографий без возни в Photoshop.

Хотя в большинстве случаев из размытого фото или видео никогда не сделать резкую и красивую копию, эти инструменты можно использовать для восстановления важных деталей и вернуть резкость, чтобы сделать материал чуть более качественным.

Естественно, не стоит ожидать, что, сделав ряд сильно расфокусированных фотографий, вы отредактируете их так, что они сгодятся на обложку журнала, однако вы можете изощряться в стиле сериала CSI, используя эти приложения, и получить удивительные результаты.

Источник: https://ichudoru.com/programma-dlya-uvelicheniya-chetkosti-fotografiy/

Как сделать размытое фото более чётким?

Программа для увеличения четкости фотографий

Расфокусированные фотографии становятся всё более популярными по некоторым причинам, но не учитывая так всеми любимые фильтры как в Instagram, они обычно только раздражают. Допустим, вы постарались снять уникальное в своем роде семейное видео только лишь для того, чтобы обнаружить, что изображение размыто и дрожит.

Оказывается, существуют программы, которые могут улучшить резкость фотографий без возни в Photoshop. Хотя в большинстве случаев из размытого фото или видео никогда не сделать резкую и красивую копию, эти инструменты можно использовать для восстановления важных деталей и вернуть резкость, чтобы сделать материал чуть более качественным.

Естественно, не стоит ожидать, что, сделав ряд сильно расфокусированных фотографий, вы отредактируете их так, что они сгодятся на обложку журнала, однако вы можете изощряться в стиле сериала CSI, используя эти приложения, и получить удивительные результаты.

SmartDeblur

SmartDeblur — полностью бесплатное приложение, которым можно пользоваться сколько угодно раз, и во многих отношениях оно дружелюбнее, чем Focus Magic. С другой стороны, его работа не отличается стабильностью (программа зависала несколько, пока я ее тестировал, особенно при загрузке слишком тяжелых изображений), а результаты, которые выдает программа, могут быть разными.

Читайте также  Домашний бюджет лучшая программа бесплатно

Есть несколько полезных возможностей в SmartDeblur – наличие zoom-опции, а также опции Fit To Window (Подстроить под размер окна). Также можно сравнивать результаты с оригиналом, нажав на «Show Original». Предобзор доступен для всего изображения. Программа содержит образец на котором можно научиться увеличивать резкость, чтобы прочесть размытый текст.

Испытав инструмент на своих собственных фотографиях, я обнаружил, что он не работает так же хорошо как Focus Magic. Но мне удалось получить хорошие результаты с картинкой, содержащей текст.

  • Плюсы: Абсолютно бесплатное, обладающее дружелюбным интерфейсом, очень полезное для прочтения на фотографии размытого текста.
  • Минусы: Не очень стабильное, не так уж хорошо работает с реальными фотографиями (но испытайте приложение сами, чтобы вынести свой вердикт).

Пытаясь восстановить потерянные детали, вы почувствуете, будто работаете с CSI, но не ожидайте ничего выдающегося.

Focus Magic

Focus Magic — это нечто большее, чем просто программа увеличения резкости. Согласно заявлениям с их сайта, используются «продвинутые криминалистические деконволюционные технологии, которые буквально, как рукой, снимают размытие». В теории, приложение справляется с расфокусированными изображениями и размытыми видео, восстанавливая потерянные детали. Но действительно ли это работает?

Программа Focus Magic далеко не автоматический инструмент. И это огромный минус, поскольку бесплатная пробная версия позволяет выполнить только 10 операций. После этого нужно будет приобрести полную лицензию, которая стоит 45 долларов. После загрузки изображения вам сперва необходимо решить, будете ли фокусировать, убирать размытие при движении, дефокусировать или очищать изображение от мусора. Потом начинается долгий процесс подстройки параметров.

Поскольку возможно увидеть привью лишь для небольшой области изображения, уходит множество попыток, чтобы достичь хорошего эффекта для всей фотографии.

  • Плюсы: Выглядит как профессиональный инструмент, с помощью которого действительно можно достичь хороших результатов.
  • Минусы: Работа требует множества попыток, но их у пользователя бесплатной версией только 10. К тому же, отсутствует опция изменения масштаба (зума), что доставляет неудобства.

С помощью приложения можно вернуть резкость изображениям, если у вас есть терпение и деньги.

Blurity

Приложение Blurityв отличие от своих конкурентов обладает несколькими особенностями: очень подробным руководством и самодостаточностью. Под самодостаточностью я понимаю способность программы взять на себя тяжелую работу по настройке, если того пожелаете. Если знаете, что делаете, можете получить доступ к продвинутым настройкам, но это совсем необязательно.

После прохождения обучения, можно приступать к обработке. Для этого необходимо поместить красный квадрат на область с сильной размытостью и нажать на кнопку Process. В большинстве случаев на этом всё. Если результаты вас не удовлетворяют, можно переместить квадрат в другую область и попытаться снова. Приложение выполняет свою работу хорошо, ему удалось превратить некоторые размытые фотографии во вполне достойные.

Как видите, минусом являются водяные знаки, которые накладываются на все фотографии, которые вы обрабатываете, используя бесплатную версию приложения. Если вам действительно нравится программа и хотите избавиться от водяных знаков, лицензия будет стоить вам 39$.

  • Плюсы: Легкость в использовании, хорошие результаты обработки, с текстом – хуже.
  • Минусы: На все обработанные фото накладываются водяные знаки. Лицензия стоит 39$.