Practical intrinsic image decomposition

Garcés García, Elena
Gutiérrez Pérez, Diego (dir.)

Universidad de Zaragoza, EINA, 2012
Departamento de Informática e Ingeniería de Sistemas, Área de Lenguajes y Sistemas Informáticos

Máster Universitario en Ingeniería de Sistemas e Informática

Resumen: El conocimiento previo de las luces y los materiales que componen una escena es el primer paso para su total captura y reconstrucción. Sin embargo, obtener esta información a partir de una sencilla fotografía no es una tarea fácil. Cuando capturamos una imagen del mundo real, toda la información de color, geometría e iluminación se integra en el sensor de nuestra cámara dando como resultado un conjunto de píxeles RGB. Estos valores carecen de toda la información geométrica de la imagen que nos permitiría realizar tareas como reiluminación o cambio de materiales. El objetivo de la presente Tesis Fin de Máster ha sido estudiar y resolver este problema que comúnmente se conoce como descomposición de una imagen en sus componentes intrínsecas, y que consiste en obtener, para una única imagen, la parte correspondiente a iluminación y la que corresponde con reflectancia (textura, color). Actualmente, la mayoría de los métodos que resuelven este problema requieren excesiva interacción del usuario. De este modo, un usuario inexperto o la ausencia de información pueden dar lugar a malas descomposiciones. En este trabajo se ha tratado de obtener una solución eficiente, con resultados de alta calidad y robustos, partiendo de una única imagen de la escena a descomponer. En particular, se han estudiado dos soluciones distintas. La primera solución propuesta, denominada Intrinsic Images by Clustering, ha sido publicada en la revista Computer Graphics Forum cuyo JCR 2011 index es 35/83 (Q2) en la categoría de Computer Science, Software Engineering, con un índice de impacto de 5 años de 1.634. El método propuesto requiere una única imagen para funcionar y se basa en la detección en la imagen de zonas de la misma reflectancia. Con esta información se construye un sistema de ecuaciones lineales donde se describen las conexiones y las relaciones entre ellas. Este algoritmo constituye el actual estado del arte en métodos de separación en imágenes intrínsecas a partir de una sola imagen de entrada. La segunda solución planteada ha sido desarrollada en colaboración con la empresa Adobe Systems Inc. bajo la supervisión del Dr. Sunil Hadap. El nuevo método se basa en la observación de que los gradientes de reflectancia de la imagen siguen una dirección invariante y relativa a la fuente de luz. De este modo, estimando la dirección invariante a partir de la información de color de la imagen, podríamos ser capaces de desambiguar los cambios debidos a reflectancia y los cambios debidos sombreado. Los resultados obtenidos de este primer estudio del algoritmo bajo un entorno controlado concluyen que el algoritmo tiene mucho potencial, y se abre una interesante vía para futuras investigaciones mediante la combinación con otras técnicas complementarias que aporten nueva información de la escena. Descomponer una imagen en sus componentes intrínsecas es todavía un problema abierto con múltiples aplicaciones potenciales. Con esta investigación se ha contribuido con un paso más hacia la solución global y óptima. Además, se concluye que futuras investigaciones deberían enfocarse a obtener un algoritmo que requiera la menor interacción posible, ya que debido a la complejidad del problema es matemáticamente imposible obtener una solución única y sin interacción para todos los escenarios.

Palabra(s) clave (del autor): fotografía computacional ; edición de imagen ; imágenes intrínsecas

Tipo de Trabajo Académico: Trabajo Fin de Master