Oprogramowanie pozwala dziecięcym twarzom 'dorastać' w kilka sekund

Share this
Article
  • Twitter
  • Email

Możesz swobodnie udostępniać ten artykuł na licencji Uznanie autorstwa 4.0 International license.

Uniwersytet

University of Washington

Nowe oprogramowanie do progresji wiekowej generuje obrazy twarzy małego dziecka w miarę starzenia się przez całe życie, i robi to w czasie krótszym niż minuta.

Nowa technika jest pierwszą, która działa ze zmiennym oświetleniem, ekspresją i pozami, mówią naukowcy.

„Starzenie się zdjęć bardzo małych dzieci z pojedynczego zdjęcia jest uważane za najtrudniejszy ze wszystkich scenariuszy, więc chcieliśmy się skupić właśnie na tym bardzo trudnym przypadku”, mówi Ira Kemelmacher-Shlizerman, asystent profesora informatyki i inżynierii na Uniwersytecie w Waszyngtonie.

„Zrobiliśmy zdjęcia dzieci w całkowicie nieskrępowanych warunkach i odkryliśmy, że nasza metoda działa nadzwyczaj dobrze.”

Zespół badawczy opublikował artykuł na temat nowej techniki i przedstawi swoje wyniki na czerwcowej konferencji IEEE Computer Vision and Pattern Recognition w Columbus, Ohio.

Tysiące twarzy

Kształt i wygląd twarzy dziecka – a także różnorodność wyrazów – często drastycznie zmieniają się w wieku dorosłym, co sprawia, że trudno jest modelować i przewidywać te zmiany. Nowa technika wykorzystuje średnią tysięcy twarzy w tym samym wieku i tej samej płci, a następnie oblicza zmiany wizualne pomiędzy grupami w miarę starzenia się, aby zastosować te zmiany do twarzy nowej osoby.

Precyzując, oprogramowanie określa średni układ pikseli z tysięcy losowych zdjęć internetowych twarzy w różnych przedziałach wiekowych i płciowych.

Anggorytm następnie znajduje zbieżności pomiędzy średnimi z każdego przedziału i oblicza średnią zmianę w kształcie i wyglądzie twarzy pomiędzy wiekami. Zmiany te są następnie stosowane do zdjęcia nowego dziecka, aby przewidzieć jego wygląd w każdym kolejnym wieku aż do 80 lat.

Prawdziwy czy nie?

Badacze przetestowali swoje wyrenderowane obrazy w porównaniu z obrazami 82 rzeczywistych osób sfotografowanych na przestrzeni lat. W eksperymencie, w którym poproszono przypadkowych użytkowników o wskazanie właściwego zdjęcia dla każdego przykładu, okazało się, że użytkownicy wybierali automatycznie renderowane zdjęcia mniej więcej tak samo często, jak te prawdziwe.

„Nasze szeroko zakrojone badania z użytkownikami wykazały, że wyniki progresji wieku są tak przekonujące, że ludzie nie są w stanie odróżnić ich od rzeczywistości” – mówi współautor Steven Seitz, profesor informatyki i inżynierii. „Po pokazaniu zdjęcia dziecka z progresją wieku i zdjęcia tej samej osoby w wieku dorosłym, ludzie nie są w stanie wiarygodnie zidentyfikować, które z nich jest prawdziwym zdjęciem.”

Korzystając z jednego zdjęcia 3-latka, oprogramowanie automatycznie renderuje obrazy jego twarzy w różnym wieku, zachowując jego tożsamość (i mleczne wąsy). (Credit: U. Washington)
Używając jednego zdjęcia 3-latka, oprogramowanie automatycznie renderuje obrazy jego twarzy w różnym wieku, zachowując jego tożsamość (i mleczne wąsy). (Credit: U. Washington)

Rzeczywiste zdjęcia dzieci trudno poddają się progresji wiekowej, częściowo z powodu zmiennego oświetlenia, cieni, zabawnych wyrazów twarzy, a nawet mlecznych wąsów. Aby zrekompensować te efekty, algorytm najpierw automatycznie koryguje pochylone twarze, odwrócone głowy i niespójne oświetlenie, a następnie stosuje obliczone zmiany kształtu i wyglądu do nowej twarzy dziecka.

Pojedyncze zdjęcie dziecka (po lewej) jest poddawane progresji wiekowej (po lewej w każdej parze) i porównywane z rzeczywistymi zdjęciami tej samej osoby w odpowiednim wieku (po prawej w każdej parze). (Credit: U. Washington)
Pojedyncze zdjęcie dziecka (daleko po lewej) jest progresją wiekową (po lewej w każdej parze) i porównane z rzeczywistymi zdjęciami tej samej osoby w odpowiednim wieku (po prawej w każdej parze). (Credit: U. Washington)

Obrazy zaginionych dzieci

Prawdopodobnie najczęstszym zastosowaniem progresji wiekowej jest renderowanie starszych wersji zaginionych dzieci. Te renderingi są zazwyczaj tworzone ręcznie przez artystę, który używa zdjęć dziecka, jak również członków rodziny, oraz oprogramowania do edycji, aby uwzględnić typowe zmiany w twarzy dziecka w miarę starzenia się, w tym pionowe rozciągnięcie, zmarszczki i dłuższy nos.

Ale proces ten wymaga czasu i jest znacznie trudniejszy do stworzenia dokładnego obrazu dla dzieci poniżej 5 roku życia, kiedy to rysy twarzy bardziej przypominają te u niemowląt.

Automatyczne oprogramowanie do progresji wieku może być uruchomione na standardowym komputerze i zajmuje około 30 sekund, aby wygenerować wyniki dla jednej twarzy. Chociaż metoda uwzględnia płeć i wiek, badacze mają nadzieję włączyć inne identyfikatory, takie jak pochodzenie etniczne, oraz czynniki kosmetyczne, takie jak bielenie włosów i zmarszczki, aby stworzyć wystarczająco solidną metodę do reprezentowania każdej ludzkiej twarzy.

„Naprawdę interesuje mnie próba znalezienia jakiejś reprezentacji wszystkich ludzi na świecie poprzez wykorzystanie ogromnej ilości przechwyconych zdjęć twarzy” – mówi Kemelmacher-Shlizerman. „Proces starzenia się jest jednym z wielu wymiarów do rozważenia.”

Google i Intel Corporation sfinansowały badania.

Dodaj komentarz

Twój adres email nie zostanie opublikowany. Pola, których wypełnienie jest wymagane, są oznaczone symbolem *