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科普 | 一文告诉你如何增强图片清晰度,后悔没早学...

Microsoft 徽标 Microsoft 2022/8/12 微软(亚洲)互联网工程院 · AI智汇学院

编者按:

在日常生活中,我们会接触到各种的图片格式,很多图片格式最初出现的时候并不是为了保存完整的图片信息,而是希望在占用较小空间的同时保存足够多的信息。而且,很多时候我们看到的图片并不是“一手图片”,而是在互联网上多次转发的结果。在每一次转发的过程中图片都有可能被压缩,最后呈现到我们眼前的图片就可能变得模糊不清。

为了有效帮助大家解决图片清晰度不高的问题,今天小编将给大家揭秘图片清晰度增强的原理,并介绍目前图片清晰度增强的常用工具。

© 视觉中国   

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1. 图片清晰度增强的原理

图片分辨率是影响图片质量的关键因素。高分辨率的的图像会让人感觉很舒服,使用方便,因此,提高图片分辨率对于日常工作和生活都有着重要作用。图片清晰度增强的核心思想是识别图片中信息不完善的,模糊的部分,然后通过一定的技术手段,让信息量得到增加。

通常,我们会使用超分辨率重建的方法来获取图片中缺失的高频信息,超分辨率重建的概念由美国国家航天局在20世纪60年代首次提出,其目的是对收到的一张低分辨率的图片进行高频信息修复。

目前,超分辨率重建是计算机视觉领域重要的研究方向,经过数十年的发展,学者们提出了大量的超分辨率方法。当前超分辨率算法大致可以分成三大类。

  • 基于插值的方法

基于插值的方法在处理图片时会结合某一区域所有像素点的信息来估计中心点的信息值。

常见的插值方法包括双线性插值法,双三次插值法和最近邻插值法。插值法操作起来方便,原理也非常简单,因此被广泛应用于早期的图片处理软件。但是这种方法存在明显的缺点,就是生成的图片虚影情况严重,图片边缘的锯齿化很突出。为了解决这个问题,学者们提出了基于对比度的图像插值法等方法,但是重建效果仍然不够理想,因此学者们开始基于新的角度设计算法。

  • 基于重建的方法

基于重建的方法是根据图片整体和局部的相似性,对同一张图片低分辨率和高分辨率产生约束,利用数值优化的算法计算求得高分辨率图像。

学者们最开始提出了频域法,对多帧图像采用傅里叶变换,对图像完成卷积,平移,旋转等操作。随后又有学者在频域法的基础上,提出了凸投影法,增强了重建图像效果。此外,有学者根据马尔可夫随机场理论实现低分辨率图像到高分辨图像的重建过程。还有学者利用统计理论知识,加入图片的先验信息,提出了基于高斯分布的雅可比迭代法,从贝叶斯概率学角度达到重建的目的。

  • 基于机器学习的方法

基于机器学习的方法需要事先学习大量高、低分辨率的图像,找到它们之间的映射关系,然后基于这种关系,对低分辨率图片进行重建,这种方法在恢复图像的过程中对图像的局部细节能做到较好的重建,最终得到的图片质量很高。

目前,深度学习的方法凭借其强大特征表示和学习能力,被广泛用于图像恢复和增强。学者们最开始提出了一种端到端的神经网络模型——SRCNN,通过三层卷积,就能提取低分辨率图像特征,完成图像修复。在图像恢复的质量和处理时间方面,对比先前的算法都有明显的进步。在深度残差网络(ResNet)广泛被运用于图像处理之后,稠密连接网络(DenseNet)被提了出来,并被许多学者首选为模型的骨干网络。

2. 图片清晰度增强的工具

常见的图片清晰度增强的工具,主要分为两大类,第一类是在线网站,一般来说,只需要将低分辨率的图片上传到网站上,设置好参数,点击确认即可。第二类是软件,不同软件的功能侧重点不一样,在图片修复时需要根据实际情况进行选择。目前图片清晰度增强方面的工具不管是在线网站还是软件,基本都是基于最新的深度学习算法来实现。

  • 在线网站

在众多在线网站中,“图片清晰吧”是最为推崇的图片增强工具,同时支持电脑端和手机端访问,这个网站比较适合放大动漫和风景照。进入该网站,可以看到同时在线的人数,一人处理完之后其他人才能上传。操作非常简单,只需要上传一张低分辨率的图片,等待两分钟左右点击下载即可。

▲ “图片清晰吧”处理前后的图片 ▲ “图片清晰吧”处理前后的图片

第二个分享的网站是“佐糖图片修复”,该网站采用AI技术,智能识别图片,修复速度较快,支持一键上传,对于模糊,失焦甚至损坏的老照片,都能够达到较高的图片清晰度。


最后分享的网站是“waifu2x”,进入该网站,导入图片后,设置好降噪程度、放大倍数,进行验证后就可以下载保存图片了。速度非常快是该网站最大的特点,但网站有一个明显缺点,就是图片只能放大到两倍。

▲ “waifu2x”处理前后的图片 ▲ “waifu2x”处理前后的图片

除了刚才提到的三个在线网站,还有一些不错的网站也可以用于修复模糊的图片。例如,BIGJPG,Photokit,DistinctAi等。

  • 软件

提到图片清晰度增强的专业软件,首先想到的肯定是PS,对于新手小白来说,PS操作起来比较复杂,不是特别友好。因此,小编给大家推荐几款比较好上手的软件。

第一个是佐糖照片修复APP,适合小白使用,完全不需要任何修图技巧。只需要将图片上传,等待AI进行分析,修复图片,然后点击保存即可。

▲ “佐糖照片修复APP”处理前后的图片 ▲ “佐糖照片修复APP”处理前后的图片

第二个是扫描全能王APP,该软件通常用于扫描各类文件,但最新的扫描全能王APP推出了照片修复功能,采用AI技术对图片进行修复,让模糊图片变清晰,对老照片的修复效果尤其突出。

▲ “扫描全能王APP”处理前后的图片 ▲ “扫描全能王APP”处理前后的图片

此外,还有一些软件也常用于图片清晰度增强,例如醒图APP和lightroom APP等。

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