Суперзрение – Эйлерово Увеличение

Если вы когда-либо хотели увидеть супер героя, то увеличение Эйлера, новый алгоритм обработки изображений, – это именно то, что вы искали. Он может видеть ваш пульс на больших расстояниях и воспринимать крошечные движения, которые в противном случае невидимы.

Когда вы смотрите на сцену, вы, естественно, предполагаете, что видите вещи такими, какие они есть. Однако человеческая система восприятия, и в частности глаз, ограничена в том, что она может обнаружить – на жаргоне она имеет ограниченную пространственно-временную чувствительность. Человеческий глаз дает вам своего рода размытый во времени взгляд на мир. Если бы это было не так, то кинофильмы не работали бы, потому что вы видели бы последовательность кадров, а не движущееся изображение.

Даже если вы знаете этот факт, вы, вероятно, не осознаете, сколько информации упускается и насколько временно размыто ваше видение на самом деле. Группа исследователей из MIT CSAIL и Quanta Research Cambridge, MA применила очень фундаментальные методы обработки изображений – пространственную декомпозицию и временную фильтрацию – к стандартному видео, чтобы показать детали, которые обычно требуют дорогостоящего специального оборудования для просмотра. 

Фильтр усиливает цветовые вариации, а также истинное физическое движение и может выявить особенности, которые обычно находятся ниже уровня шума видео и системы восприятия человека вместе взятых. Удивительная часть истории заключается в том, что используемые методы являются стандартными алгоритмами фильтрации, которые могли быть применены к этой проблеме много лет назад.

Проще говоря, если вы направите его на человеческое лицо, вы увидите, как меняется цвет, когда кровь приливает и откачивается в такт сердцебиению. Направьте его на запястье, и вы увидите, как пульс движется по коже. Вы можете догадаться, что медицинские приложения для такого рода техники огромны, позволяя осуществлять удаленный мониторинг с помощью стандартной видеокамеры без необходимости подключения пациента с помощью проводов.

Посмотрите видео, чтобы увидеть его в действии:

На случай, если вам интересно, что такое “эйлерово”, этот термин происходит от гидродинамики. Существует два способа работы с потоком жидкости. Вы можете двигаться вместе с частицами и отслеживать, как они движутся в разных местах, подход Лагранжа; или вы можете зафиксировать свое внимание на одном месте и описать, что там происходит, подход Эйлера. В предыдущих попытках выполнить тот же анализ использовались методы лагранжа, которые являются более дорогостоящими с точки зрения вычислений.

Более простой эйлеровский подход позволяет выполнять обработку в реальном времени со скоростью 640×480 при 45 кадрах в секунду без помощи графического процессора. Этот метод может быть ускорен с помощью графического процессора, и метод выглядит так, как будто он может быть реализован с помощью ПЛИС или аналогичного пользовательского оборудования.

Помимо приложений для медицинского мониторинга, существует множество физических и инженерных задач, которые ранее требовали дорогостоящего оборудования и сложного анализа. Последнего примера в видео вибрации зеркальной камеры, вызванной приведением в действие ее зеркала, достаточно, чтобы убедить меня использовать штатив.

Исследовательская группа обещает опубликовать код очень скоро.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *