Software lässt Babygesichter in Sekundenschnelle ‚aufwachsen‘

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University of Washington

Neue Software für die Alterungsprogression generiert Bilder des Gesichts eines jungen Kindes, wie es im Laufe seines Lebens altert, und das in weniger als einer Minute.

Die neue Technik ist die erste, die mit variabler Beleuchtung, Ausdrücken und Posen arbeitet, sagen Forscher.

„Die Alterung von Fotos von sehr jungen Kindern aus einem einzigen Foto gilt als das schwierigste aller Szenarien, daher wollten wir uns speziell auf diesen sehr anspruchsvollen Fall konzentrieren“, sagt Ira Kemelmacher-Shlizerman, Assistenzprofessorin für Informatik und Ingenieurwesen an der University of Washington.

„Wir haben Fotos von Kindern unter völlig ungestörten Bedingungen gemacht und festgestellt, dass unsere Methode bemerkenswert gut funktioniert.“

Das Forscherteam hat ein Paper über die neue Technik veröffentlicht und wird seine Ergebnisse im Juni auf der IEEE Computer Vision and Pattern Recognition Konferenz in Columbus, Ohio, vorstellen.

Tausende von Gesichtern

Die Form und das Aussehen eines Babygesichts – und die Vielfalt der Ausdrücke – ändern sich oft drastisch bis zum Erwachsenenalter, was es schwierig macht, diese Veränderungen zu modellieren und vorherzusagen. Die neue Technik nutzt den Durchschnitt von Tausenden von Gesichtern gleichen Alters und Geschlechts und berechnet dann die visuellen Veränderungen zwischen den Gruppen, während sie altern, um diese Veränderungen auf das Gesicht einer neuen Person anzuwenden.

Genauer gesagt, bestimmt die Software die durchschnittliche Pixelanordnung aus Tausenden von zufälligen Internetfotos von Gesichtern in verschiedenen Alters- und Geschlechtsklassen.

Ein Algorithmus findet dann Korrespondenzen zwischen den Durchschnittswerten aus jeder Klasse und berechnet die durchschnittliche Veränderung der Gesichtsform und des Aussehens zwischen den Altersklassen. Die Änderungen werden dann auf das Foto eines neuen Kindes angewandt, um vorherzusagen, wie es in jedem folgenden Alter bis 80 Jahre aussehen wird.

Real oder nicht?

Die Forscher testeten ihre gerenderten Bilder gegen die von 82 tatsächlichen Personen, die über einen Zeitraum von Jahren fotografiert wurden. In einem Experiment, in dem sie zufällige Nutzer baten, das richtige Altersbild für jedes Beispiel zu identifizieren, fanden sie heraus, dass die Nutzer die automatisch gerenderten Fotos etwa genauso oft wählten wie die realen.

„Unsere umfangreichen Nutzerstudien zeigten Altersverlaufsergebnisse, die so überzeugend sind, dass die Menschen sie nicht von der Realität unterscheiden können“, sagt Koautor Steven Seitz, Professor für Informatik und Ingenieurwesen. „

Anhand eines Fotos eines Dreijährigen rendert die Software automatisch Bilder seines Gesichts in verschiedenen Altersstufen, wobei seine Identität (und der Milchbart) erhalten bleibt. (Credit: U. Washington)
Anhand eines Fotos eines Dreijährigen rendert die Software automatisch Bilder seines Gesichts in verschiedenen Altersstufen, wobei seine Identität (und der Milchschnurrbart) erhalten bleiben. (Credit: U. Washington)

Fotos von Kindern aus dem wirklichen Leben lassen sich nur schwer altersgerecht darstellen, was zum Teil an variabler Beleuchtung, Schatten, lustigen Ausdrücken und sogar Milchbärten liegt. Um diese Effekte zu kompensieren, korrigiert der Algorithmus zunächst automatisch geneigte Gesichter, gedrehte Köpfe und uneinheitliche Beleuchtung und wendet dann die berechneten Form- und Aussehenänderungen auf das neue Kindergesicht an.

Ein einzelnes Foto eines Kindes (ganz links) wird altersgerecht bearbeitet (links in jedem Paar) und mit tatsächlichen Fotos derselben Person im entsprechenden Alter verglichen (rechts in jedem Paar). (Credit: U. Washington)
Ein einzelnes Foto eines Kindes (ganz links) wird altersgerecht dargestellt (links in jedem Paar) und mit aktuellen Fotos der gleichen Person im entsprechenden Alter verglichen (rechts in jedem Paar). (Credit: U. Washington)

Bilder von vermissten Kindern

Die vielleicht häufigste Anwendung von Altersverläufen ist das Rendering älterer Versionen von vermissten Kindern. Diese Renderings werden in der Regel manuell von einem Künstler erstellt, der Fotos des Kindes sowie von Familienmitgliedern verwendet und eine Bearbeitungssoftware einsetzt, um die üblichen Veränderungen eines Kindergesichts mit zunehmendem Alter zu berücksichtigen, einschließlich vertikaler Streckung, Falten und einer längeren Nase.

Aber der Prozess braucht Zeit, und es ist deutlich schwieriger, ein genaues Bild für Kinder unter 5 Jahren zu erstellen, wenn die Gesichtszüge eher denen eines Babys ähneln.

Die automatische Altersprogressionssoftware kann auf einem Standardcomputer laufen und benötigt etwa 30 Sekunden, um Ergebnisse für ein Gesicht zu generieren. Während die Methode Geschlecht und Alter berücksichtigt, hoffen die Forscher, andere Identifikatoren wie ethnische Zugehörigkeit und kosmetische Faktoren wie Haaraufhellung und Falten einzubeziehen, um eine Methode zu entwickeln, die robust genug ist, um jedes menschliche Gesicht zu repräsentieren.

„Ich bin wirklich daran interessiert, eine Repräsentation von jedem Menschen auf der Welt zu finden, indem wir die riesigen Mengen an aufgenommenen Gesichtsfotos nutzen“, sagt Kemelmacher-Shlizerman. „Der Alterungsprozess ist eine von vielen Dimensionen, die es zu berücksichtigen gilt.“

Google und die Intel Corporation haben die Forschung finanziert.

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