Улучшенное качество изображения — «Fuji Image Intelligence»

Технология цифровой обработки изображений была в центре внимания Fujifilm в течение многих лет и была включена в различные системы цифровой фотопечати. Запатентованные алгоритмы, известные как Fuji Image Intelligence, автоматически настраивают изображения для получения оптимального качества печати фотографий. В новых разработках программного обеспечения Fujifilm Image Intelligence используются инновационные передовые технологии, которые будут включать профессиональные функции коррекции изображения. К ним относятся распознавания лица для оптимизации оттенка кожи, технология подбора цвета, шумоподавления и многие другие расширенные функции. Эти инструменты будут использоваться для фотопечати, графики и диагностики медицинских изображений.

Вступление

Рост цифровой фотографии создал много новых проблем для полиграфии и фотообработки. В течение многих лет Fujifilm способствовала достижению стабильной, высококачественной продукции из системы цифровых фотопринтеров Frontier и завоевала отличную репутацию благодаря превосходству своих пленочных сканеров. Ключевой особенностью этой системы фотообработки с замкнутым контуром является разработка Image Intelligence компании Fujifilm, которая представляет собой интеграцию всех технологий анализа, оценки и обработки изображений, которые Fujifilm накопила за прошедшие годы. В постоянно развивающейся среде Fujifilm в наши системы недавно были внедрены новые технологии, которые воспроизводят обработку изображений, которую выполняют люди.

История коррекции изображения

Технология аналоговой фотопечати стала более сложной в 1980-х годах, когда крупными производителями фотооборудования, включая Fujifilm, было разработано высокоскоростное оборудование для фотообработки. Эта технология сканирования включала использование оптических датчиков, которые измеряли реакцию красного, зеленого и синего света, прошедшего через основу пленки и красители изображения. Затем базовые компьютерные алгоритмы анализировали данные и применяли общие поправки к экспозиции, обычно изменяя параметры фильтрации и экспозиции. Трудности сканирования цветных негативных пленок, которые включают различия в цвете основной пленки, эффекты обработки, нелинейность цвета (зависит от экспозиции) и вариации эмульсии, в совокупности делают процесс очень сложным в качестве средства для обеспечения постоянного качества. Первоначально в фотолабораториях пленка должна была сортироваться по производителю и скорости пленки, а затем печататься на определенных «каналах» принтера, оптимизированных для конкретного типа пленки. По мере совершенствования технологии более сложный анализ изображений позволял сканировать цельные рулонные пленки. Введение штрихового кодирования на краю пленки 135 также помогло автоматизировать процесс печати. Технология сложных пленочных эмульсий также включает способы оптимизации воспроизведения оттенков кожи, нейтрального баланса и цветопередачи, а недавняя разработка Fujifilm также позволяет оптимизировать смешанное освещение с использованием технологии 4-го цветового слоя.

С появлением цифровых изображений и значительным ростом использования цифровых камер технология стала еще более продвинутой. С точки зрения печати, электронный анализ изображений может анализировать каждый отдельный пиксель, что позволяет проводить более сложные настройки изображения. В аналоговой системе обработка изображения выполняется экспозицией камеры, пленкой, технологией принтера и характеристиками фотобумаги. В мире электронного захвата большая часть обработки изображений должна выполняться в камере и на этапе допечатной подготовки. Результатом стал рабочий процесс, который иногда является более трудоемким для фотографа, чтобы получить приемлемые отпечатки изображений. Хотя этот рабочий процесс иногда можно рассматривать как обеспечивающий больший контроль над фотографом, он также может привести к дополнительной работе, которая для некоторых является бременем.

История Fujifilm Image Intelligence

Image Intelligence, созданный на основе многолетнего опыта Fujifilm в области обработки изображений и нового мощного поколения цифрового аппаратного и программного обеспечения, оказался ценным новшеством. Усилия начались в эпоху аналоговой печати, и на этом пути исследований и разработок Fujifilm создала обширную базу данных изображений и разработала множество сложных программных технологий обработки изображений. Оригинальные системы цифровой фотообработки от Fujifilm, известные как Frontier Digital Lab Systems, были разработаны для сканирования и анализа пленки, а также для отправки цифровых данных на лазерное устройство RGB для получения изображений на фотобумаге, состоящей из голубого, желтого и пурпурного красителей. Система также позволила оператору применять ручную коррекцию изображения на основе изображений, отображаемых на CRT-мониторе. Эта система с обратной связью работала наиболее эффективно в рабочем процессе цветового пространства sRGB, поскольку изображение на CRT-монитор и на выходе принтера в основном вписывается в эту цветовую гамму. Рабочий процесс sRGB поддерживался наряду с переходом к печати файлов с цифровых камер с помощью системы Frontier, поскольку это обеспечивало наиболее эффективный рабочий процесс, который был Вы можете обрабатывать большие объемы файлов, обеспечивая при этом высочайшее общее качество при использовании фотобумаги с галогенидом серебра. Большая часть внутренней обработки изображения, выполняемой в цифровых камерах, давала изображения в цветовом пространстве sRGB, и система печати Frontier преобразовывала данные изображения из sRGB в данные лазерной экспозиции Frontier с использованием внутренних таблиц 3D Look Up, оптимизированных для лазеров, химии и характеристики бумаги, используемые в этом устройстве. В то время как новое программное обеспечение было разработано для профессиональной среды Fujifilm Frontier для работы в более сложной среде, использующей рабочий процесс с управлением цветом (на основе системы цветовых профилей, разработанной Международным консорциумом цветов или ICC), включая преобразование из различных файлов изображений. Цветовые пространства для выходного пространства устройства принтера Frontier не отменяют требования по оптимизации данных изображения для создания большой высококачественной выходной системы первого запуска. Поэтому Fujifilm продолжает развивать технологию Image Intelligence, чтобы обеспечить высокоскоростное, высококачественное решение. Компания Fujfilm Software, расположенная в Силиконовой долине в США (созданная в 1997 году для проведения исследований и разработок в области цифровых изображений), разработала основную технологию, которая используется для оборудования, используемого в бизнесе цифровых изображений. Эта разработка технологий, наряду с исследователями из различных подразделений в штаб-квартире Fujifilm в Японии, помогла ускорить разработку последней версии Image Intelligence.

Особенности нового Fujifilm Image Intelligence

В новейшей программе Image Intelligence используются такие технологии, как распознавание лиц и идентификация сцены, чтобы не только оптимизировать изображение в соответствии с намерениями фотографа, но и обеспечить согласованность между кадрами похожих сцен, что всегда было трудно получить. При определении общего качества изображений, в которых в качестве объекта используются люди, точность тона кожи является доминирующим фактором, который обычно используется в качестве эталона. Если цветопередача, плотность, плавность, детализация и резкость тона кожи не верны (как видно зрителю), изображение воспринимается как неполноценное. Именно по этой причине Fujifilm делает упор на обнаружение черт лица в качестве основы для коррекции изображения в новом поколении Image Intelligence. Эта технология, интегрированная с другими расширенными функциями, такими как Hypertone, Hyper-sharpness с контролем зернистости и шумоподавление, является современным достижением в области потребительской и профессиональной визуализации, а также в области медицинской визуализации и графики.

В фотографических цифровых изображениях Fujifilm Image Intelligence использует два набора программных технологий, в том числе алгоритмы анализа сцены, которые анализируют условия съемки в дополнение к объекту, и алгоритмы выражения изображения, обеспечивающие дальнейшую коррекцию анализируемой сцены. Image Intelligence использует мощное программное обеспечение для обработки, которое опирается на обширную справочную базу данных, которую ученые Fujifilm накопили за эти годы. Эта библиотека представляет почти все мыслимые фотографические установки, ракурсы и ситуации. Используя эту библиотеку, инженеры могут точно определять цели фотографов, оценивать условия освещения и строить корректирующие действия.

Алгоритмы анализа сцены автоматически анализируют фотографические условия, такие как источник света, экспозиция и направление освещения, в дополнение к объекту, с помощью распознавания лиц. На основании этих аналитических данных, в сочетании с базой данных изображений, определяется лучший метод для корректировки областей кожи и сцены. Технология DCR (Hypertone) оптимизирует плотность в любой части изображения для достижения более плотных переходов плотности, в то же время обеспечивая максимальное количество деталей и тональный диапазон. Изображение также корректируется на баланс белого и нейтральность с помощью распознавания источника света.

Алгоритмы выражения изображения используют результаты анализа сцены, чтобы обеспечить оптимальную настройку лица и других областей тона кожи. Примерно 80% потребительских изображений состоят из предметов, содержащих людей. Fujifilm обнаружил, что, когда область лица может быть распознана на изображении, коэффициент корреляции между плотностью лица и плотностью цели превышает 0,9, что означает, что эффективность коррекции плотности становится значительно лучше, когда область лица может быть распознана. Лицевая информация также может использоваться для коррекции цвета и настройки тона.

Многие новые компоненты используются в новом программном обеспечении Image Intelligence, которое предоставит пользователю настраиваемые параметры предпочтений. Некоторые из компонентов, которые составляют эти критические области анализа, описаны в Таблице

 

Color Correction	Коррекция оптимизирована с использованием информации о выделении лица и идентификации сцены. Согласованность сцены от изображения к изображению также была улучшена. Коррекция плотности Эффективность коррекции общей плотности была улучшена за счет использования лица извлечение информации.
Density Correction	Контрастность была улучшена для переэкспонированных изображений, а контрастность тона кожи уменьшена для более гладкого и естественного внешнего вида.
Contrast	Контрастность была улучшена для переэкспонированных изображений, а контрастность тона кожи уменьшена для более гладкого и естественного внешнего вида.
Hypertone	Управление динамическим диапазоном гипертонов используется для оптимизации тональности и детализации изображения, а области тона кожи отделены от других областей. Параметры сжатия предоставляются пользователю для большего контроля и настройки предпочтений.
Hyper Sharpness	Эти алгоритмы помогают улучшить резкость краев изображения, а также помогают устранить цветные зерна, которые имеют тенденцию смягчать изображение.
Gradation Adjust	Предназначена для наилучшего улучшения светлых и темных участков.
Full Auto Red Eye Correction	Автоматически определяет наличие эффекта «красных глаз» на глазах и устраняет его.
USM	Использование и регулировка силы маски Un-Sharp доступны и были улучшены.
Bright Mode	Цветовая насыщенность основных цветов может быть увеличена или уменьшена без влияния на насыщенность нейтральных цветов или оттенков кожи.
Noise Reduction	Значительно помогает уменьшить шум файла изображения и сглаживает тон кожи.

 

Для приложений обработки фотографий эти ключевые компоненты интегрированы в программное обеспечение сервера изображений Fujifilm и могут быть настроены для обеспечения оптимальной коррекции для конкретного приложения. Для профессиональной версии программного обеспечения можно настроить множество пользовательских каналов, которые затем можно выбрать в рабочий процесс, а также может использоваться в сочетании с ICC-совместимыми функциями, такими как мягкая проверка и рендеринг вывода. Наиболее эффективные усовершенствования нового Fujifilm Image Intelligence включают методы автоматического цветового баланса, основанные на определении исходного источника света, дизайне представления цвета, распознавании лиц на изображении, выборочной насыщенности цвета без воздействия на оттенки кожи и улучшения резкости.

Техника цветовой коррекции для изображений с цифровых камер лучше всего выполнять, предполагая цветовую температуру изображений, а не непосредственно распознавая источник света. В новом Fujifilm Image Intelligence это достигается путем отдельного определения элемента серого пикселя и элемента цвета кожи. Существует несколько допущений, в том числе тот факт, что источник света является однородным и что цвет источника света расположен вблизи локуса черного тела. Наилучшее определение цветовой температуры сцены можно определить путем извлечения минимальных значений абсолютных разностей цветовой температуры серого и цвета кожи. Методы линейного программирования могут затем использоваться для вычисления векторов для поправок. Коррекция цветовой адаптации также должна быть распознана; это результат изменения восприятия цвета человеком при изменении распределения спектра. Этот расчет, показанный на фиг.1 как вектор β, определяет величину коррекции для источника света.

Представление цвета для цифровых изображений является двухэтапным процессом. Представление серого цвета определяется с помощью 1D-LUT (Look Up Table). Здесь принимаются во внимание кривые тона исходного цифрового изображения, конструкция тона принтера и предпочтение тона в цифровом файле. Обработка изображения для представления цвета выполняется с использованием 3D-LUT. Наряду с обработкой изображения также учитываются предпочтения оптимальной цветопередачи. К ним относятся цветное представление для голубого неба, уменьшение сбоя для насыщенного голубого / зеленого и яркость красных. Кроме того, предпочтение цвета кожи учитывается с помощью предпочтительной регулировки угла оттенка.

Технология распознавания лиц, используемая в новом Fujifilm Image Intelligence, использует особый критерий для вынесения суждений. Как только эти определения сделаны, информация может использоваться как часть процесса идентификации сцены, где могут учитываться такие факторы, как направление, размер и положение лица, источник света, экспозиция и фон. Сложные алгоритмы также определяют, является ли это вспышкой с фронтальной подсветкой, подсветкой или обычным типом сцены. Дальнейший анализ также рассматривает стабильность коррекции, чтобы обеспечить согласованную коррекцию для похожих изображений. Автоматическая коррекция эффекта красных глаз также может быть обеспечена как часть процесса.

Многочисленные черты лица могут быть проанализированы, в том числе расположение глаз и рта, чтобы идентифицировать человека. Было продемонстрировано, что эта технология может использоваться для других целей, таких как идентификация лиц в программном обеспечении фотоальбома, позволяя искать и сортировать фотографии с использованием этих данных.
Bright Mode — это еще одна особенность нового Fujifilm Image Intelligence, которая при использовании в сочетании со всеми остальными параметрами обеспечивает оптимальную обработку изображений. Это позволяет увеличить или уменьшить насыщенность цветов основных цветов, не влияя на насыщенность нейтральных цветов или оттенков кожи. Это очень эффективно при портретной съемке, где при регулировке других цветов на изображении тон кожи может быть легко перенасыщен. Режим яркости выполняется настройкой параметра в 3D-LUT.

Заключение

Цель обработки изображения — воспроизвести изображение в точности так, как оно было видно и предназначено. Достижения в новой технологии Fujifilm Image Intelligence обеспечивают основу для этой цели, которая заключается в том, чтобы максимально близко имитировать процессы человеческого мозга. Fujifilm сотрудничает с академическими и исследовательскими институтами, чтобы получить опыт в этих технологиях. Благодаря тому, что различные компании и подразделения Fujifilm работают над аналогичными целями, в том числе Fuji Photo Film, США, Fuji Photo Film, Япония, Fujifilm Software-California, Fujifilm Graphics, Enovation и другие, технология обработки оптимальных изображений стала адаптивной для многих приложений. Некоторые из этих приложений уже были разработаны для использования в области медицинской визуализации и используются в медицинском оборудовании Fujifilm, таком как Fuji Computed Radiography (FCR). Здесь используются функции Image Intelligence, такие как гамма-коррекция, управление динамическим диапазоном, вычитание энергии, улучшение структуры для маммографии и другие. Графические приложения также разрабатываются для приложений в приложениях для предварительной печати и в автономном программном обеспечении для обработки изображений. В программном обеспечении Enovation C-Fit используется технология подбора цвета Image Intelligence, обеспечивающая согласованное воспроизведение изображений на всех носителях.

Другие новые компоненты, которые разрабатываются, включают в себя автоиндексацию с распознаванием лица, сглаживание кожи лица, функция ti-shake и автопортрет для идентификационных систем. Fujifilm Image Intelligence для систем фотообработки Fujifilm позволяет использовать усовершенствованную систему коррекции цвета для цифровых изображений потребителей, а также предоставит еще более расширенный настраиваемый набор функций для профессионалов.