Un logiciel permet aux visages des bébés de « grandir » en quelques secondes

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Université de Washington

Un nouveau logiciel de progression par âge génère des images du visage d’un jeune enfant au fur et à mesure qu’il vieillit au cours de sa vie, et ce en moins d’une minute.

Cette nouvelle technique est la première qui fonctionne avec un éclairage, des expressions et des poses variables, selon les chercheurs.

« Vieillir des photos de très jeunes enfants à partir d’une seule photo est considéré comme le plus difficile de tous les scénarios, nous avons donc voulu nous concentrer spécifiquement sur ce cas très difficile », explique Ira Kemelmacher-Shlizerman, professeur adjoint d’informatique et d’ingénierie à l’Université de Washington.

« Nous avons pris des photos d’enfants dans des conditions complètement débridées et nous avons constaté que notre méthode fonctionne remarquablement bien. »

L’équipe de recherche a publié un article sur la nouvelle technique et présentera ses résultats lors de la conférence IEEE Computer Vision and Pattern Recognition de juin à Columbus, dans l’Ohio.

Des milliers de visages

La forme et l’apparence du visage d’un bébé – et la variété de ses expressions – changent souvent radicalement à l’âge adulte, ce qui rend difficile la modélisation et la prédiction de ce changement. La nouvelle technique exploite la moyenne de milliers de visages du même âge et du même sexe, puis calcule les changements visuels entre les groupes au fur et à mesure qu’ils vieillissent pour appliquer ces changements au visage d’une nouvelle personne.

Plus précisément, le logiciel détermine la disposition moyenne des pixels à partir de milliers de photos Internet aléatoires de visages de différentes tranches d’âge et de sexe.

Un algorithme trouve ensuite des correspondances entre les moyennes de chaque tranche et calcule le changement moyen de la forme et de l’apparence du visage entre les âges. Les changements sont ensuite appliqués à la photo d’un nouvel enfant pour prédire comment il apparaîtra pour tout âge ultérieur jusqu’à 80 ans.

Vrais ou pas ?

Les chercheurs ont testé leurs images rendues contre celles de 82 personnes réelles photographiées sur plusieurs années. Dans une expérience demandant à des utilisateurs aléatoires d’identifier la photo âgée correcte pour chaque exemple, ils ont constaté que les utilisateurs choisissaient les photos rendues automatiquement à peu près aussi souvent que les photos réelles.

« Nos études approfondies sur les utilisateurs ont démontré des résultats de progression de l’âge qui sont si convaincants que les gens ne peuvent pas les distinguer de la réalité », explique le coauteur Steven Seitz, professeur d’informatique et d’ingénierie. « Lorsqu’on leur montre des images d’une photo d’enfant avec progression de l’âge et une photo de la même personne à l’âge adulte, les gens sont incapables d’identifier de manière fiable laquelle est la vraie photo. »

En utilisant une photo d'un enfant de 3 ans, le logiciel rend automatiquement des images de son visage à plusieurs âges tout en conservant son identité (et la moustache de lait). (Crédit : U. Washington)
En utilisant une photo d’un enfant de 3 ans, le logiciel rend automatiquement les images de son visage à de multiples âges tout en gardant son identité (et la moustache de lait). (Crédit : U. Washington)

Les photos réelles d’enfants sont difficiles à faire évoluer par âge, en partie à cause de l’éclairage variable, des ombres, des expressions amusantes et même des moustaches de lait. Pour compenser ces effets, l’algorithme corrige d’abord automatiquement les visages inclinés, les têtes tournées et les éclairages incohérents, puis applique les changements de forme et d’apparence calculés au nouveau visage de l’enfant.

Une seule photo d'un enfant (à l'extrême gauche) est vieillie (à gauche dans chaque paire) et comparée à des photos réelles de la même personne à l'âge correspondant (à droite dans chaque paire). (Crédit : U. Washington)
Une seule photo d’un enfant (à l’extrême gauche) est classée par âge (à gauche dans chaque paire) et comparée à des photos réelles de la même personne à l’âge correspondant (à droite dans chaque paire). (Crédit : U. Washington)

Images d’enfants disparus

L’application la plus courante du travail de progression de l’âge est peut-être le rendu de versions plus anciennes d’enfants disparus. Ces rendus sont généralement créés manuellement par un artiste qui utilise des photos de l’enfant ainsi que des membres de sa famille, et un logiciel d’édition pour tenir compte des changements courants du visage d’un enfant lorsqu’il vieillit, notamment l’étirement vertical, les rides et un nez plus long.

Mais le processus prend du temps, et il est nettement plus difficile de produire une image précise pour les enfants de moins de 5 ans, lorsque les traits du visage ressemblent davantage à ceux d’un bébé.

Le logiciel de progression automatique de l’âge peut fonctionner sur un ordinateur standard et prend environ 30 secondes pour générer des résultats pour un visage. Bien que la méthode ait pris en compte le sexe et l’âge, les chercheurs espèrent incorporer d’autres identifiants tels que l’ethnicité, et des facteurs cosmétiques tels que le blanchiment des cheveux et les rides, afin de construire une méthode suffisamment robuste pour représenter chaque visage humain.

« Je suis vraiment intéressé à essayer de trouver une certaine représentation de tout le monde dans le monde en tirant parti des quantités massives de photos de visage capturées », déclare Kemelmacher-Shlizerman.  » Le processus de vieillissement est l’une des nombreuses dimensions à prendre en compte. « 

Google et Intel Corporation ont financé cette recherche.

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