3 Принципы улучшения изображения, ведущие к раскрытию скрытой информации
За последние несколько лет ряд ученых, прошедших обучение в области компьютерного зрения, распознавания образов, обработки изображений, компьютерной графики и истории искусства, разработали строгие компьютерные методы для решения растущего числа проблем аутентификации в художественной индустрии. В некоторых случаях эти компьютерные методы более точны, чем высококвалифицированные эксперты, искусствоведы и арт-исследователи.
Компьютерные методы улучшения изображения позволяют исследователям раскрывать скрытую информацию в объектах искусства, например, компьютерные графические модели студий и предметов художников позволяют ученым исследовать сценарии «что если» и определять студийную практику художника. Строгое программное обеспечение для компьютерной трассировки лучей проливает свет на утверждения, что некоторые художники использовали оптические инструменты.
Компьютерные методы не предназначены для замены традиционных методов изучения и исследования предметов искусства, но расширяют и обогащают сферу их надежности. Как таковые, чтобы эти компьютерные методы были полезны для художественного сообщества, они должны продолжать совершенствоваться посредством применения к ряду значительных проблем аутентификации и проблем истории искусства.
Преимущества улучшения изображения.
Поскольку содержание цифровых изображений может быть улучшено для большей ясности, улучшение изображения с помощью компьютерного программного обеспечения является приемлемой практикой во многих научных областях, таких как микробиология, физика, биохимия, криминалистика и экспертиза изобразительного искусства. Корректировка цифрового изображения путем коррекции яркости, контрастности или цветового баланса, изменения настроек гаммы позволяют ученым выявить специфические особенности изображения, которые трудно или невозможно идентифицировать невооруженным глазом до применения этих настроек.
Термин «контраст» относится к степени различия цвета или оттенков серого, которая существует между различными характеристиками изображения как на аналоговых, так и на цифровых изображениях. Изображения с более высоким уровнем контрастности обычно демонстрируют большую степень изменения цвета или оттенков серого, чем изображения с более низким контрастом. Яркость изображения (или яркость света) представляет собой меру интенсивности после того, как изображение было снято цифровой камерой высокого разрешения или оцифровано аналого-цифровым преобразователем.
На изображениях ниже мы исследуем широкий диапазон регулировки, который возможен при манипуляции яркостью цифрового изображения и контрастности, и как эти изменения влияют на окончательный вид исследуемого изображения.
В приведенном ниже примере изображения 1, 2 и 3 показывают, как последовательная регулировка контрастности и яркости приводит к тому, что более темные участки изображения становятся более четкими.
В следующем примере показано, как старая квитанция (первое изображение) стала более читабельной (второе изображение) после применения уникальной компьютерной технологии улучшения изображения.
После того, как были проведены необходимые настройки яркости и контраста для цифрового изображения художественного произведения, мы можем идентифицировать скрытую информацию (в форме скрытых подписей, надписей и изображений, встроенных в художественное произведение).
В имеющемся в доступности программном обеспечении для обработки изображений, которое позволяет улучшать изображения (например, в коммерчески доступном Photoshop, и бесплатных Gimp и Krita), имеется несколько настроек изображения, которые можно применять ко всему изображению, однако одно и то же изменение нельзя сделать для каждого пикселя. Например, настройки гамма-выхода («Настройки цвета» в Photoshop) изменяют интенсивность каждого пикселя в соответствии с нелинейной функцией. Настройки «Кривые» или «Уровни» в Photoshop изменяют тональный диапазон и цветовой баланс изображения, регулируя яркость только тех пикселей с определенной интенсивностью и цветами.
Такие нелинейные изменения иногда требуются для выявления важных особенностей изображения (таких как скрытые подписи и надписи). Определенные корректировки, такие как вычитание фона или использование фильтра или цифровой маски, могут потребоваться для более точного извлечения информации из сложных изображений (обычно все картины являются сложными изображениями).
В следующих примерах из известных галерей, показаны работы Энди Уорхола, на которых его подпись (и) плохо или едва видимы или вообще не видны. Но после применения этих специальных методов улучшения цифрового изображения данная подпись (и) стали видны для невооруженного глаза.
Пример №1 – работа “Мик Джаггер 143” ("Mick Jagger 143"), скрин-принт, издание из 250 экземпляров, 1975, размеры 43 × 29 дюйма, галерея Guy Hepner Gallery, Нью-Йорк, США.
Ссылка на источник изображения: https://guyhepner.com/product/mick-jagger-143-andy-warhol/
– местоположение подписи Энди Уорхола, отмечено красным прямоугольником,
– в синем прямоугольнике – четко видимая подпись Мика Джаггера
На изображении ниже – в правом нижнем углу работs “Мик Джаггер 143” ("Mick Jagger 143"), из предыдущего изображения, на котором подпись Энди Уорхола плохо видна.
Как вы видите – только некоторые очертания подписи видны невооруженным глазом.
Чтобы улучшить видимость подписи автора, специальный метод обработки цифровых изображений был применён к вышеупомянутому изображению со следующими параметрами:
Результат, полученный после применения метода улучшения цифрового изображения, как было указано ранее:
На изображении ниже – нижний правый угол «Мик Джаггер 143» (черно-белое изображение)
– Подпись Энди Уорхола стала более заметной.
На изображении ниже – образец подлинной подписи Энди Уорхола (доступный из файлов интернет-архива) используется для сравнения подписи.
На изображении ниже – нижний правый угол «Мик Джаггера 143», 1975 (черно-белое изображение)
– в красном прямоугольнике – местоположение подписи Энди Уорхола
– в зеленом прямоугольнике – образец подлинной подписи Энди Уорхола, доступный из архивов в интернете (Приложение 3: Список подлинных подписей художников).
В результате сравнения изображения подлинной подписи с выявленной надписью можно увидеть совпадение основных элементов подписи.
Пример №2 – Работа Энди Уорхола "Mick Jagger Test", галерея Chase Contemporary Gallery, Нью-Йорк. Ссылка на исходное изображение: https://ivnewyork.com/products/mick-jagger-test
– в правом верхнем углу – техническое описание работы (карандашом)
– в правом нижнем углу – подпись Энди Уорхола, которая плохо видна (отмечена красным прямоугольником)
– в левом нижнем углу, отмеченном красным прямоугольником, находится область, где подписи Энди Уорхола стали видны после применения техники улучшения цифрового изображения.
На изображении ниже – нижний правый угол работы «Mick Jagger Test»,
– подпись Энди Уорхола четко не видна
Чтобы улучшить видимость подписи автора, специальный метод обработки цифровых изображений был применён к вышеупомянутому изображению со следующими параметрами:
Результат, полученный после применения метода улучшения цифрового изображения, как было указано ранее:
На изображении ниже – нижний правый угол «Mick Jagger Test» (черно-белое изображение)
– подпись Энди Уорхола стала четко видимой.
Пример №3 показывает, что после применения метода улучшения цифрового изображения можно различить едва видимую надпись, которая не была видна до улучшения изображения.
На изображении ниже – левый нижний угол «Mick Jagger Test», Chase Contemporary Gallery, Нью-Йорк
– Как видно, на изображении нет подписей, даже слегка видимых невооруженным глазом.
Чтобы улучшить видимость надписей (подписей), к вышеприведенному изображению была применена специальная технология улучшения цифрового изображения со следующими параметрами:
На изображении ниже – результат, полученный после применения метода улучшения цифрового изображения (черно-белое изображение)
– Красные прямоугольники отмечают места, где контуры подписей стали видны.
Для прямого сравнения на этом изображении были показаны образцы подлинных подписей (доступны в интернет-базе данных) Энди Уорхола и Мика Джаггера (в зеленых квадратах), места, на которых необходимо сосредоточиться, отмечены красными точками.
На изображении ниже:
– в красных прямоугольниках – расположение идентифицированных подписей Энди Уорхола и Мика Джаггера
– в зеленых прямоугольниках – образцы подлинных подписей Энди Уорхола и Мика Джаггера (Приложение 3: Список подлинных подписей художников).
– красными точками отмечены места, на которые необходимо обратить внимание
При сравнительном анализе видно, что основные детали идентифицированных подписей совпадают с образцами подлинных подписей Энди Уорхола и Мика Джаггера.