Спрете да вярвате, че телевизията лежи в истинската истина за подобряването на изображенията

Вие сте го виждали отново и отново. ФБР използва напредналата си технология, за да „подобри” размазания образ и да намери лицето на злодей в най-лошия възможен кадър. Е, How-To Geek нарича техния блъф. Прочетете, за да видите защо.

Това е един от най-често срещаните тропове в телевизията и филмите, но има ли възможност една правителствена агенция наистина да има технология, за да открие лица, където има само размазани пиксели? Ще направим аргумента, че не само е невъзможно с настоящите технологии, но е малко вероятно някога да е технология, която някога ще видим. Застанете наоколо, за да ни видите да сложим този троп под лещите на науката и технологиите и да докажем, че веднъж завинаги е погрешно.

Как изображения и светлина докаже всички снимки са ограничени

Всички технологии за изображения, цифрови или аналогови, работят приблизително по същия начин. Нека помислим за камерите за момент. Всички фотоапарати създават някакъв образ, когато светлината (частици, които наричаме фотони) взаимодействат с някаква среда за създаване на образ. При цифровите фотоапарати това е фотоелектричен сензор. При кинокамерите това е химически третирана, светлочувствителна лента от филм.

Може да ви изненада да знаете, че филмовите камери могат да заснемат повече детайли, отколкото дори цифровите фотоапарати с изключително висока резолюция. Но дори и с филмова камера, на филма може да бъде записано само малко количество светлина. Същото се отнася и за всяко устройство за изображения, било то видеорекордер, цифров фотоапарат или плосък скенер. И тъй като всяка снимка се прави за краен период от време (обикновено части от секундата, в случай на камери), задължително има горна граница на детайла на всяко заснето изображение..

При цифровите изображения, тази горна граница често трябва да е свързана с тавана на камерата или устройството, например броя на пикселите, които сензорите в камерата могат да открият. Това е всичко за границите на самото устройство и е малко по-различно от проблема с ограниченото количество светлина, което достига до медията във фотоапарата. Казано просто, нито една камера, без значение колко напреднала, има безкраен капацитет за резолюция.

Всички данни са продукт на други данни за боклук, изхвърляне на отпадъци

Компютрите са интересни машини, но те не са без ограничения. Едно от нещата, които повечето хора не разбират за компютрите, е, че те наистина не са способни да създават „нова“ информация, те просто създават „различна“ информация. В математиката, когато една част от уравнението е обвиняема на друга част, тя се нарича функция. Когато Y = X + 1, Y е функция на X. Каквото и да е, X е пряко свързана.

Компютрите работят по подобен начин. Можете да дадете на компютъра огромен текстов файл с произволни букви и речник и да му кажете да подреди тези ограничен брой букви в думи от речника. Това работи, защото крайният продукт може да бъде разделен на функция от набора от случайни букви, думите от речника и указанията за създаване на една от друга..

Представете си, че правите домашна работа по алгебра на компютъра си. Включвате поредица от числа в уравнението „Y = X + 1“. Първо, X = 1, така че 1 + 1 = 2. Но какво ще се случи, ако бутнате грешните ключове и въведете грешните числа? Ще получите ли правилния отговор? Ако искате да кажете X = 1, но въвеждате X = 11, компютърът все още ще ви даде правилния отговор? Въпросът, разбира се, е абсурден. Това е концепцията за „изхвърляне на боклука, боклук“. С други думи, грешните данни ще дадат грешен отговор.

Подобно на нашето уравнение, "подобрените" изображения са функция на оригиналното изображение. Когато започнете с размазано или пикселизирано изображение (или дори с чист, чист), никакви филтри или компютърна магия не могат да принудят информацията от място, където информацията просто не съществува. Точно както „1 + 11“ никога няма да доведе до „2“, ограниченото изображение никога няма да доведе до така наречената „подобрена“ версия.

Защо няма функция за създаване на данни от нищо

Може да зададете въпроса: „Не е ли възможно да се създаде функция, която да добавя детайл към лош образ?” Е, вероятно няма да създадем такава скоро. Просто защото разпознаваме подреждането на пикселите като лице, това не означава, че това е действително лице. Лицевата част е нашето възприемане на тези данни - ние всъщност разглеждаме само данните! Да се ​​вземат изображения и да се трансформират в “по-добри” данни е невъзможно. Функция, която създава нещо толкова специфично като човешко лице от данни за безсмислици, ще изисква действително познаване на крайния продукт - ще трябва да знаете лицето на действителния човек, за да го намерите в размазания образ, който по никакъв начин не побеждава така или иначе.

Възможно е да се създаде някакъв образ, подобен на лицето, от данните за боклук, но това не означава, че този продукт ще бъде подходящ. Тя може да създаде лице, което всъщност не изглежда нищо подобно на човека, който всъщност е бил там. По-вероятно е просто да създаде маса от пиксели, които просто приличат на „различна“ версия на това, което е там. В телевизионната логика зад това изображение е затворено лице, а добрите хора просто ще намерят начин да стигнат до него. В действителност, това са само данни - и всяка функция, която пресъздава обстоятелствата на заснетата снимка, вече съдържа тази информация в нея.

Как да знаем, че правителството тайно не прави това невъзможно

Много пари се изразходват от правителствени агенции като НАСА за търсене на небето със сателитни телескопи като Хъбъл и Кеплер. Тези сфери и други на земята осигуряват невероятна, дълбоко космическа фотографска фотография на светлината, както и други дължини на вълните в електромагнитния спектър - неща като радио и микро вълни и високочестотно излъчване, като гама и рентгенови лъчи. Но всички тези образи са обект на същите ограничения, разгледани по-рано. Те са моментни снимки. Ограниченото изобразяване на рентгенови лъчи е същото като ограничено изобразяване на видимата светлина. Ако изображенията могат да бъдат „засилени“, дълбоката космическа фотография ще бъде лесна за всеки и всички. Ако можете да „подобрите“ изображението, като приближите лицето си в тълпата, защо да не излезете навън, направете снимка на небето и „да я увеличите“, за да видите детайлите на земята на Плутон? Ако това беше възможно, можеше да се съдържа изображение - всяко изображение всички данни за изображения във вселената.

Възможно ли е действителното Подобряване на изображението?

Просто защото начинът, по който пише тройката представя подобренията в изображението, е грешен, грешен, грешен, не означава, че графичните програми не са полезни инструменти за този вид проблеми. Докато информацията всъщност е в изображението, някакъв вид „подобрение“ може да улесни разбирането. Вземете, например, това тъмно, засенчено изображение, осветено, за да покаже детайл в сянката. Този тип "подобрение" е реално и достъпно за всеки, който има компютър. Разликата е, че данните вече са там - просто го разглеждаме по различен начин. Очите ни не виждат (в зависимост от монитора ви) детайла в лицето отляво. Но подобрената версия отдясно ни показва много детайли в сянката, което ни дава по-добра картина на лицето му.

Така че ФБР най-вероятно няма магически сили на Photoshop и не можете да правите снимки на малките зелени мъже, живеещи на Плутон, с вашето удоволствие. Не вярвайте на всичко, което виждате по телевизията!

Image Кредити: Харисън Форд от Firewall, използван без разрешение, приема честно използване. Светлинно писане от BloomsEyeView, Creative Commons. Кофа за боклук Редактор Б., Creative Commons. IMG1189b от HooverStreetStudios, Creative Commons.