神马文学网中大博士生創圖像去霧術 - 香港文匯報
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中大博士生創圖像去霧術
http://paper.wenweipo.com [2009-05-27]
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■何愷明(右)聯同導師湯曉鷗(左)等人研發出圖像去霧技術，令圖像清晰亮麗。本報記者吳玫 攝
本報記者 吳玫
一般要拍出好相片，除了攝影者要有較高的拍攝水準外，還要看天公是否造美。喜歡玩攝影的香港中文大學博士生何愷明，聯同導師訊息工程學系教授湯曉鷗、微軟亞洲研究院研究員孫劍研發出圖像去霧技術，令因受霧氣或煙霞影響而變得模糊的照片，經快捷的全自動處理後便能回復清晰，顏色更能達到亮麗自然的效果。有關研究的成果更在全球1,464份論文中脫穎而出，奪得頂尖國際會議IEEE電腦視覺與模式識別大會(CVPR)本年度的「最佳論文獎」。這也是該會創辦25年以來，首次有亞洲學者獲授這項最高殊榮。
據介紹，CVPR是電腦視覺領域中最具影響力的國際會議。湯曉鷗指，中大近3年進步神速，在此會議上所發表的文章數與麻省理工學院、加州大學柏克萊分校等世界名校不相上下、甚至有所超越。但此次何愷明等人的論文，卻是首次奪得最佳稱號的殊榮。
因愛好攝影 發現暗原色
25歲的何愷明自言喜歡攝影，也經常運用Photoshop軟件處理相片。他說：「我會發現軟件欠缺的一些功能，並產生了很多研究靈感。」他亦因此以處理有霧圖像為主題，進行了1年的研究，完成論文「基於暗原色的單一圖像去霧技術」。
通過對大量圖像進行的統計，何愷明發現當中存在暗原色先驗統計(Dark Channel Prior)的物理規律，即把圖像分成很多個小方塊(patch)，每個方塊中都有一些亮度很低的像素(pixel)。這些「黑點」通常存在於物體陰影、黑色物體，以及具有鮮豔顏色的物體中。何愷明解釋：「紅、藍、綠為光學三原色，即使是嫩綠的樹木，其紅色和藍色亮度也會很低，所以也會有暗原色。」在此基礎上，何愷明通過數學運算，按霧氣濃度局部修復相片各部分的顏色，令相片猶如在晴天下拍攝的一樣。此外，經過這種方式處理的圖片，還能增加圖片中遠處的清晰度。
憑霧氣濃度 算出立體圖
何愷明介紹稱，多數真實圖像的霧氣濃度分布不均，但現時市面上的圖像處理軟件往往只能以劃一的方式去霧，結果圖像的某些部分顯得不夠清晰，某些部分則因過度處理而失真。亦有學者嘗試借助衛星圖片增加圖片清晰度，但何愷明的新方法僅需一張圖片，便能以全自動的電腦計算方式，令圖像達到更好的效果。此外，此技術計算出的霧氣濃度還適用於估計相片中景物之間的距離，從而實現平面圖像轉化成三維立體場景。
應用價值高 切合商業化
這種去霧技術對於日常照片處理、戶外閉路電視系統及分析衛星圖像等各範疇，皆有廣泛及重要的應用價值。何愷明指，研究初時去霧程序約需10秒，現時則提升至處理100萬像素的圖像只需1至1.5秒的速度，「相信技術已達到了商業化的要求」。
湯曉鷗表示，以往學者研究圖像處理問題，一般是通過工程學方式進行改善。但是何愷明卻從中發現了基本物理規律，並以此為基礎，徹底解決了為圖像去霧的效果。