TP3 - MORPHAGE DE VISAGES

APERÇU

Le principe du morphage d’image est de passer d’une image initiale à une image finale de manière subtile et fluide. Pour ce faire, il est nécessaire de passer par plusieurs images transitoires. Ces images sont un mélange graduel de la forme et de la couleur des deux images. En affichant cette séquence d’images l’une après l’autre, on crée l’illusion d’une transformation d’une image vers l’autre.

1. ALGORITHME DE MORPHAGE

L’implémentation de l’algorithme de morphage nécessite premièrement une définition manuelle des points d’intérêts. Ces points doivent être correspondant sur les différentes images et indiquer une caractéristique de l’objet. Ensuite, une triangulation de l’image est effectuée sur la base des points de correspondances moyens. Cette étape sert à sectionner l’image pour effectuer un alignement local qui sera indépendant pour chaque zone triangulée. Une fois que les images sont alignées sur l’image intermédiaire, on peut retrouver la couleur des pixels de celle-ci en interpolant la couleur correspondante sur les deux images (source et destination) par transformation inverse. Ensuite, il suffit de combiner ces deux valeurs pour obtenir la valeur des pixels de la zone intermédiaire. L’image intermédiaire est une moyenne pondérée de la forme et de la couleur des deux images (source et destination). En incrémentant le facteur de poids jouant sur l’image intermédiaire, on génère plusieurs images à différents degrés de transition pour ensuite créer une séquence vidéo de l’image source vers l’image de destination passant par toute les images intermédiaires.

1.1 DÉFINITION DES CORRESPONDANCES

Cette étape consiste à définir les coordonnées des points correspondants entre les deux images. Il est important de choisir des points qui soient présents dans les deux images et caractéristiques de la forme. Plus il y a de points sélectionnés, plus il y a de triangles générés et le rendu sera généralement plus fluide. Il est aussi important d’ajouter les coins de l’image si nous désirons conserver l’arrière-plan lors de la transformation.

1.2 CALCUL DE LA TRIANGULATION

Une première triangulation est faite à partir de la forme moyenne et est appliquée aux points de l’image source et de l’image de destination. De cette manière, les deux images possèdent exactement la même triangulation ajustée selon la position des correspondances. Ensuite, le calcul de la triangulation de l’image intermédiaire se fait sur la même base et sera utilisé comme destination pour la transformation des zones triangulées des deux images. Ici, une triangulation de Delaunay est utilisée, mais il est possible de sectionner l’image de différentes manières.

1.3 MORPHAGE

Cette étape consiste à transformer les deux images vers l’image intermédiaire et à utiliser une moyenne pondérée de la couleur. Pour effectuer cela, on retrouve la transformation affine associée à chaque triangle. Cette transformation est calculée à partir de la correspondance des coins du triangle initial vers le triangle intermédiaire. En connaissant cette matrice de transformation, il est possible de connaître quels points correspondent aux pixels du nouveau triangle et d’interpoler leurs valeurs. Le fondu des couleurs entre la source et la destination est ensuite effectué pour retrouver la valeur du triangle intermédiaire. On répète l’opération sur chaque triangle pour obtenir l’image intermédiaire puis on répète pour chaque image intermédiaire en incrémentant le facteur de pondération de forme et de couleur.

RÉSULTAT

Le morphage obtenu présente une séquence de 120 images de la photo du visage initial (Michael) vers le visage final (Félix). Pour définir les caractéristiques correspondantes, 54 points ont été nécessaires. La transformation de la forme du visage est assez fluide, mais certaines zones (cheveux et vêtements) présentent des effets fantômes lors du fondu des couleurs. Un compromis a été fait en retardant la dégradation des couleurs, sans toutefois créer une déformation trop apparente du visage et un fondu trop rapide.

2. CALCUL DU «VISAGE MOYEN»

Grâce au morphage, il est facilement possible de générer un objet moyen (visage) à partir de plusieurs images. On réutilise le même principe expliqué précédemment, mais avec la triangulation des points moyens de tous les visages. Ensuite, il suffit de transformer les visages vers la forme moyenne puis de calculer la moyenne de toutes ces images. On retrouve ainsi un visage présentant la forme et la couleur moyenne correspondante.

RÉSULTAT

Le visage moyen de la classe possède définitivement des traits masculins. On remarque des yeux foncés et des cheveux bruns, mais aucune particularité ou défaut sur le visage. C’est un visage assez générique. Le résultat est bien rendu malgré un échantillon restreint.

3. SUPPLÉMENTS

3.1 MORPHAGE D'OBJET

Transition d’un citron vers une bouteille de jus de citron.

3.2 MORPHAGE ANIMAL

Transition d’un loup vers un chien de race berger allemand.

3.3 MASCULINISATION DE VISAGE

L’image présentant la masculinisation du visage de l’actrice Natalie Portman a été générée dans le but de modifier les traits du visage initial vers celle du visage moyen masculin de la classe. Le résultat présenté est un morphage à 40 % vers la forme masculine moyenne sans aucun fondu des couleurs.

3.4 MORPHAGE ILLUSTRATION

On remarque ici un effet fantôme lors de la transition, car la forme des objets est différente par endroit et la triangulation n’est pas assez serrée pour présenter une transition fluide. Il est possible d’améliorer le résultat en modifiant les points et en retardant le fondu des couleurs. Un arrière-plan noir permet aussi de camoufler cet effet fantôme indésirable.