Stop med at tro på tvs løgn Den rigtige sandhed om forbedring af billeder
Du har set det igen og igen. FBI bruger deres avancerede teknologi til at "forbedre" et sløret billede og finde en skurkens ansigt i den værste mulige optagelse. Nå, hvordan-til-geek kalder deres bluff. Læs videre for at se hvorfor.
Det er en af de mest almindelige troper i tv og film, men er der nogen mulighed for, at et regeringsorgan virkelig kan få teknologien til at finde ansigter, hvor der kun er slørede pixels? Vi gør argumentet om, at det ikke kun er umuligt med den nuværende teknologi, men det er meget usandsynligt, at det aldrig vil være en teknologi, vi nogensinde vil se. Hold dig omkring for at se os sætte denne trope under linserne af videnskab og teknologi, og bevise det forkert en gang for alle.
Hvordan billeddannelse og lys beviser alle billeder er begrænset
Alle billedteknologier, enten digitale eller analoge, virker stort set på samme måde. Lad os tænke på kameraer et øjeblik. Alle kameraer skaber en slags billede, når lys (partikler vi kalder fotoner) interagerer med en slags billeddannende medier. I digitale kameraer er det en fotoelektrisk sensor. I filmkameraer er det en kemisk behandlet, lysfølsom filmstrimmel.
Det kan overraske dig at vide, at filmbaserede kameraer kan fange mere detaljer end endda meget højopløselige digitale kameraer. Men selv med et filmkamera kan der kun optages en begrænset mængde lys på filmen. Det samme gælder for enhver billedbehandlingsenhed, det være sig en videooptager, et digitalkamera eller en flatbedscanner. Og da noget billede er taget i en begrænset tidsperiode (normalt fraktioner af et sekund, når det drejer sig om kameraer), er der nødvendigvis en øvre grænse for detaljen for et optaget billede.
Ved digital billedbehandling har den øvre grænse ofte at gøre med det loft, kameraet eller enheden har - antallet af pixels, som sensorerne inde i kameraet f.eks. Kan opdage. Det drejer sig om grænserne for selve enheden og er lidt anderledes end problemet med en fin mængde lys, der når medierne i kameraet. Enkelt sagt, intet kamera, uanset hvor avanceret det er, har en uendelig opløsningsevne.
Alle data er et produkt af anden data-garbage i, garbage out
Computere er interessante maskiner, men de er ikke uden deres begrænsninger. Et af de ting, som de fleste misforstår om computere, er, at de ikke er i stand til at skabe "ny" information, de er bare slags at skabe "forskellige" informationer. I matematik, når en del af en ligning er sagsøgt på en anden del, kaldes det en funktion. Når Y = X + 1 er Y en funktion af X. Uanset hvad X er, er Y direkte korreleret.
Computere opererer på en lignende måde. Du kan give en computer en enorm tekstfil med tilfældige bogstaver og en ordbog, og fortæl det om at arrangere disse begrænsede sæt bogstaver i ord fra ordbogen. Dette virker, fordi slutproduktet kan opdeles i en funktion af sæt af tilfældige bogstaver, ordene fra ordbogen og vejledningen til at oprette en fra en anden.
Forestil dig at du laver algebra lektier på din computer. Du tilslutter en række tal til din "Y = X + 1" ligning. Først, X = 1, så 1 + 1 = 2. Men hvad ville der ske, hvis du skubber de forkerte nøgler og indtaster de forkerte tal? Vil du stadig få det rigtige svar? Hvis du skulle sige X = 1, men skrev X = 11, ville computeren stadig give dig det rigtige svar? Spørgsmålet er selvfølgelig forvirrende. Dette er begrebet "Garbage In, Garbage Out." Med andre ord vil de forkerte data give det forkerte svar.
Ligesom vores ligning er "forbedrede" billeder en funktion af det originale billede. Når du begynder med et uskarpt eller pixeleret billede (eller endda en skarp ren en, for den sags skyld) kan ingen mængde filtre eller computer magi koaxere information ud af et sted, hvor oplysningerne simpelthen ikke eksisterer. Ligesom "1 + 11" aldrig vil resultere i "2", vil et begrænset billede aldrig resultere i den såkaldte "forbedret" version.
Hvorfor er der ingen funktion til at oprette data fra ingenting
Du kan måske stille spørgsmålet "Er det ikke muligt at oprette en funktion, der kan tilføje detaljer til et dårligt billede?" Nå, vi vil sandsynligvis ikke oprette en til enhver tid snart. Simpelthen fordi vi genkender et arrangement af pixels som et ansigt, betyder det ikke, at det er et egentligt ansigt. Ansigtsdelen er vores opfattelse af dataene - vi kigger faktisk kun på data! At tage billeddata og omdanne det til "bedre" data er en umulighed. En funktion, der skaber noget så specifikt som et menneskeligt ansigt fra nonsensdata, ville kræve faktisk kendskab til slutproduktet. Du ville have brug for at kende den faktiske persons ansigt for at "finde" det i det uskarpe billede, hvilken slags besejrer punktet af denne imaginære teknologi alligevel.
Det kan være muligt at oprette en slags ansigtlignende billede fra affaldsdata, men det betyder ikke, at det pågældende produkt vil være relevant. Det kan skabe et ansigt, der faktisk ikke ser noget ud som den person der faktisk var der. Det ville sandsynligvis bare skabe en masse pixels, som bare ligner en "anderledes" version af hvad der er der. I tv-logik er der et ansigt låst bag det billede, og de gode folk skal simpelthen finde en vej til at komme til det. I virkeligheden er det kun data - og enhver funktion, der genskaber forholdene ved et billede, der allerede er skudt, har den information indenfor den.
Hvordan man kan vide, at regeringen i hemmelighed ikke gør denne umulige ting
Masser af penge bliver brugt af offentlige myndigheder som NASA for at søge himlen med satellitteleskoper som Hubble og Kepler. Disse scopes og andre på jorden giver fantastisk, dyb rums digital fotografering af lys og også andre bølgelængder i det elektromagnetiske spektrum - ting som radio- og mikrobølger og højfrekvent stråling som gamma og røntgenstråler. Men alle disse billeder er underlagt de samme begrænsninger, som tidligere blev diskuteret. De er stillbilleder i tide. En begrænset billeddannelse af røntgenbilleder er det samme som en begrænset billeddannelse af synligt lys. Hvis billederne kunne forstærkes, ville det være nemt for alle og alle at lave dyb rumfotografering. Hvis du kan "forbedre" et billede ved at zoome ind på et ansigt i en skare, hvorfor ikke gå udenfor, tag et øjebliksbillede af himlen og "forbedre" det for at se detaljerne på grund af Pluto? Hvis dette var muligt, kunne et billede - ethvert billede - tænkes alle billeddata i universet.
Er faktisk nyttig billedforbedring mulig?
Simpelthen fordi den måde, hvorpå trope-riddled præsenterer billedforbedring er forkert, forkert, forkert betyder ikke, at grafikprogrammer ikke er nyttige værktøjer til denne slags problem. Så længe oplysningerne faktisk er inden for billedet, kan en slags "forbedring" gøre det nemmere at se. Tag for eksempel dette mørke, skyggede billede, lyset for at vise detaljer i skyggen. Denne type "forbedring" er reel og tilgængelig for alle med en computer. Forskellen er, at dataene allerede er der - vi kigger bare på det på en anden måde. Vores øjne kan ikke se (afhængigt af din skærm) detaljerne i ansigtet til venstre. Men den "forbedrede" version til højre viser os masser af detaljer i skyggen, hvilket giver os et bedre billede af hans ansigt.
Så FBI har sandsynligvis ikke magiske Photoshop-beføjelser, og du kan ikke tage billeder af de små grønne mænd, der bor på Pluto med din funsaver. Tro ikke på alt hvad du ser på tv!
Billedkreditter: Harrison Ford fra Firewall, der blev anvendt uden tilladelse, antog fair brug. Lysskrivning af BloomsEyeView, Kreative fællesheder. Affald af Redaktør B, Kreative fællesheder. IMG1189b af HooverStreetStudios, Kreative fællesheder.
