Seam carving w Gimpie

Ostatnio w światku IT zawrzało od pewnego rewolucyjnego algorytmu, o którym poinformowało wiele stron związanych z grafiką , a te informacje zostały wykopane dziesiątki razy na digg'u, i nie ma cię co dziwić, bo seam carving ("wycinanie w szwach"), bo o nim mowa, jest naprawdę rewolucyjna metodą zmiany wielkości obrazów bitmapowych. A teraz mamy do dyspozcji wolną implementacje tego algorytmu w postaci plugina do gimpa - LiquidRescale.Seam cariving jest algorytmem zmiany rozmiaru obrazów, który opracowali panowie Shai Avidan and Ariel Shamir.
Algorytm tez zmienia rozmiary obrazu nie przez skalowanie czy obcinanie, ale przez inteligentne usuwanie (lub dodawanie) pikseli z obrazu, które bierze pod uwagę znaczenie (ważność). Znaczenie tych pixeli jest ogólnie szecz biorąc mierzone przez ich kontrast w porównianiu się z sąsiednimi. Autorzy wyszli z ałożenia, że obszary obrazu, na których występują duże kontrasty są bardziej znaczące niż mało kontrastowe (w swoim obrębie) tło, co za tym idzie, przy skalowaniu obrazu, obszary o niskim kontraście można uznać za "szwy" i wycinać z nich piksele przy zmniejszaniu, oraz dodawać w te miejsca dodatkowe piksele w przypadku powiększania.

Procedura działania:

sporządzenie mapy energetycznej (obszary o wysokiej energii, to te, na których jest wiele detali)
znalezienie linii łączących pikseli (szwów) o najmniejszej energii z wszystkich możliwych linii.
usunięcie tego szwu, bądz dodanie dodatkowych pikseli wzdłuż tej linii.
rekurencujne powtórzenie, aż do uzyskania żądanego rozmiaru.

Zastosowanie:

Metodę seam carving można stosować do zmiany rozmiaru i proporcji zdjęć i obrazów bitmapowych, tak do powiększania (poszerzania) jak i do zmniejszania (zwężania), oraz do usuwania wybranych obszarów obrazu.
Implementacja w postaci pluginu liquidrescale pozwala na użycie warstw do wymaskowania obszarów, które ni powinny zostać naruszone, oraz na wskazanie również za pomocą odpowiednio przygotowanej warstwy obszarów przeznaczonych do usunięcia podczas zwężania obrazu. Seam carving zniekształca rzeczywistość w poddanych mu obrazach w dość istotny sposób, więc może się nie przydać do obróbki zdjęć z domowego albumu, ale łatwo sobie wyobrazić sytuację, w której przyda się bardzo i będzie praktycznie niezastąpiony.
Wyobraźmy sobie że przygotowujemy ulotke biura podruży, mamy do dyspozycji zdjęcie morza, na którym po lewej plaża a po prawej na przykład żaglówka, w środku jest woda i niebo. Mogli byśmy w tym miejscu umieścić treść ulotki, ale jest tam zbyt mało miejsca.... W tym przypadku plugin liquidrescale może pomóc nam poszerzyć całe zdjęcie kosztem tego obszaru, bez zniekształcania plaży i żaglówki. Jeśli natomiast tło w naszej ulotce miało by przeszkadzający element w środku, możemy przez zwężanie usunąć go z obrazu. W jednym i drugim wypadku dostaniemy efekty lepszy niż byli byśmy w stanie osiągnąć przez ręczne stosowanie wycinania, wklejania i klonowania.

Seam Carving akcji

Jak działa ten czarodziejski algorytm można zobaczyć na filmie na stronie www.seamcarving.com,
lub spróbować samemu z dowolnym zdjęciem w interkatywnej prezentacji na stronie: swieskowski.net.

Przykład użycia plugina liquidrescale w gimpie

Plugin można pobrać ze strony liquidrescale.wikidot.com.dla systemów linux i windows, tam też znajdziecie opis instalacji. Plugin działa, ale niestety jeszcze nie została napisana do niego pełna instrukcja (dział tutorial jest jeszcze "under construction") Więc przygotowałem mini tutorial na konkretnym przykładzie.

oryginalny obraz, rysunek mojego autorstwa 600x757 pikseli.
Obraz porzerzony zwykłym algorytmem skalowania do rozmiaru 900x757
obraz poszerzony za pomocą liquidrescale bez maskowania do rozmiaru 900x757

niestety sam plugin nie poradził sobie za dobrze ustalając ważność za pomocą mapy energii. Uda piratki mają mało kontrastową powierzchnię, więc także tamtędy przebiegła linia o najmniejszej energii, traktując uda piratki jak dieta fast food.
(Sorry Dorka, to nie ja tylko algorytm Cie tak załatwił... wiem, że wiesz, że wiem, że tak nie wyglądają twoje uda :-) )
mamy także, jak pisałem wyżej możliwość zaingerowania w proces oceny wazności tworząc dodatkową warstwę, której jasność decyduje o ustaleniu wartości dla mapy energii. Przygotowałem więc dodatkową warstwę, jak widac poniżej, i wskazałem ją w oknie pluginu liquidrescale jako feature perservation region:
I oglądamy efekt działania algorytmu obok efektu zwykłego skalowania:

widać różnicę między działaniem metody seam carving, a zwykłym skalowaniem. Widać także, że nie zawsze można pozwolić algorytmowi działać automatycznie, oraz to, że co by nie robić, to skośne linie na obrazie pewnie i tak ucierpią ("złamany" rapier i pistolet Piratki, oraz falujące maszty sżaglowca).
Na koniec przykład zastosowania zwężania za pomocą liquid rescale. Tutaj także zastosowałem maskę, tym razem jako parametr dla feature discard selection chodziło dokładnie o to, by sprawić żeby ręka znikła przy zawężaniu. Oto okno plugino podczas wykonywania tej operacji (widać mniej więcej jak wyglądała warstwa-maska) i efekt "wycinania szwów", do których zadeklarowałem obszar ręki Piratki.

można zauważyć tutaj, że po usunięciu obszaru z obrazu może zostać po nim ślad w postaci krawędzi oddzielającej obszary, będące niegdyś po obu stronach usuwanego obszaru. jesli tekstura była by podobna, nie stanowilo by to dużego problemu, ale akurat tutaj został cień po ręce - taki dobrałem przykład.

Mam nadzieję, że przybliżyłem wam działanie tego algorytmu i zachęciłem do zainstalowania sobie pluginu liquidrescale.