TP2: On s'amuse en fréquences

Réchauffement

Le but de cette section est d'utiliser la technique d'accentuation(sharpening) sur deux images de notre choix. Cela se réalise en filtrant notre image initiale (I), avec un filtre gaussien (Ig). Ensuite nous pouvons obtenir un filtre Laplacien en soustrayant notre image Ig à notre image I (Il = I - Ig). Cela nous permet de garder les hautes fréquences de l'image, puisque le filtre gaussien est un filtre passe-bas. Le filtre Laplacien est l'inverse, donc un filtre passe-haut. Pour faire le sharpening, nous venons ajouter notre image filtré avec le filtre Laplacien à notre image de départ pour accentuer les hautes fréquences et créer l'effet de sharpening (Is = I + Il).


On voit sur nos résultats que en effet, les hautes fréquences ressortent plus sur les images sharpened. Par exemple, sur l'acteur Humphrey Bogart, on remarque surtout la différence au niveau du quadrillage sur sa veste. L'effet est beaucoup plus accentué sur l'image de droit. Pour l'actrice Audrey Hepburn, on remarque surtout l'effet sur ses sourcils et ses yeux, ainsi que sur la séparation entre son chandail noir et le fond blanc.

Images hybrides

Le but de cette sections est de créer une image hybride entre deux image. Le principe d'une image hybride est que l'on voit les hautes fréquences de proches et les basses fréquences de loin. Le but est donc de garder les hautes fréquences d'une image et les basses fréquences d'une autre et les superposées (c'est à dire en moyennant les deux). Une fois superposé, il est possible d'observer une des deux images de proches et l'autre image de loin. Pour que cet algorithme soit plus efficace, il faut en premier lieu aligner les deux images en choississant deux points sur chaque image pour qu'elle soient alignés. Il est donc plus facile de choisir les yeux pour aligner les images. Une fois les images alignées, l'algorithme d'hybridation peut être lancé.


La première image est l'image hybride entre Albert Einstein et Marilyn Monroe. Le résultat obtenu est le suivant :

On observe donc Albert Einstein de près puisque l'on a gardé les hautes fréquences de son image, et l'on observe Marilyn Monroe de loin, car on a gardé les basses fréquences de son image.

Autre images

Les images suivantes sont tous des images que j'ai prises lors de mes différents voyages. Ce sont donc les crédits supplémentaires que j'ai décideé d'implémenter pour cette partie du travail.

La première image est l'hybridation entre la tour Eiffel et la coupe Stanley (la vraie). L'effet peut être un peu moins intéressant, car la largeur des deux objets n'est pas exactement le même, donc on voit facilement la coupe Stanley de proche, malgré le fait que seul les basses fréquences ont étés gardés.

Le mélange de ces deux images est très intéressant selon moi. Les deux images sont des prototypes de BMW, cependant, un est beaucoup plus vieux que l'autre, ce qui permet de voir une transition entre les vieilles voitures et les nouvelles. De plus, les deux images se ressemblent ce qui donne un très beau résultat.

Les deux images suivantes sont les opéras de Vienne et de Prague respectivement. J'ai essayé de créer une image hybride entre deux bâtiments qui se ressemblaient, mais le résultat est un peu décevant sur celui là.

Les deux images suivantes sont le château de Nymphenburg à Munich et le palais de Schonnbrunn à Vienne. Ce sont deux résidences d'été des anciens rois d'Europe. L'effet est beaucoup plus intéressant qu'avec les opéras. Les deux bâtiments se ressemble, mais l'hybridation est beaucoup mieux.On voit bien les tours disparaitre lorsque l'on se recule, ce qui fait un effet très intéressant.

J'ai également testé entre deux images de couleurs. Mon visage et celui de PK Subban. Le résultat est assez intéressant. On remarque tout de suite que l'on perd de la couleur puisque que l'on prend la moitié de chaque image.

Les deux images suivantes représentent un rhinocéros que j'ai pris en photo à Animal Kingdom à Walt Disney World et le squelette d'un tricératops que j'ai pris au musée d'histoire naturelle de Vienne. Le mélange entre ces deux animaux à corne me paraissait intéressant. L'effet est mieux visible en agrandissant la photo, car sur la page web on ne voit pas assez bien l'hybridation.

J'ai décidé de faire l'analyse fréquentielle sur cette image. Comme on peut le voir sur les images ci-dessous, on voit que les hautes fréquences sont bien filtrées pour l'image 1 (le rhinocéros) et les basses fréquences sont filtrées pour l'image 2 (tricératops). Sur l'image hyrbide, on voit que c'est bel et bien un mélange des deux images.

Piles gaussienne et laplacienne

Le but de cette partie est de créer un pile gaussienne et laplacienne pour une image. Une pile gaussienne consiste en une image filtrée avec un filtre gaussien avec différentes valeur de sigma. Les images sont ensuites placées ensemble dans une liste pour obtenir notre pile gaussienne. Les images sont donc de plus en plus filtrées, donc les hautes fréquences disparaissent de plus en plus. Pour créer la pile laplacienne, il faut tout simplement prendre la pile gaussienne et soustraire chaque image avec l'image suivante. Donc la première image de notre pile laplacienne est l'image originale moins l'image filtrée avec un sigma de 2. La deuxième image est l'image filtrée avec un sigma de 2 moins l'image filtrée avec un sigma de 4 et ainsi de suite. La dernière image de pile laplacienne doit être la dernière image gaussienne pour garder les couleurs moyenne de l'image, sinon le résultat sera trop sombre.Les résultats peuvent être visionnées sur les images qui suivent.

On voit bel et bien que dans notre pile gaussienne, les hautes fréquences disparaissent progressivement et que dans notre pile laplacienne on obtient les hautes fréquences entre chaque niveau de la pile gaussienne.


J'ai également appliqué ces piles à l'image hybride du rhinocéros et du tricératops. Les mêmes résultats sont observables qu'avec l'image précédente. Ce qui est intéressant c'est que l'on voit bien la tête de tricératops disparaître dans la pile gaussienne, car ce sont les hautes fréquences. À l'inverse, on voit bien la tête de rhinocéros apparaître dans la pile laplacienne.

Crédits supplémentaires

J'ai également implémenté la pyamide gaussienne et la pyramide laplacienne pour l'image de Lincoln et Gala. La différence entre la pile et la pyramide est que pour la pyramide, il faut redimenssionner l'image par un facteur 1/2 à chaque fois. Le filtrage est également fait à partir de chaque image du niveau précédent au lieu de l'image originale. La pyramide laplacienne est généré de la même façon. Par contre, il faut soustraire les deux images gaussiennes ensemble avant de la redimenssionner, car sinon elle n'auront pas la même taille. Les résultats peuvent être observés sur l'image qui suit.

On voit donc que l'iamge est de plus en plus pixelisé, car elle est réduite d'une taille de facteur 2 à chaque itération. Le principe reste donc le même que les piles, seule la résolution change.

Mélange multirésolution

L'objectif de cette partie est de faire un mélange entre deux images avec une transition smooth à l'oeil. L'algorithme fonctionne de cette façon:

  1. Trouver un masque pour la première image. Le masque de la deuxième image est l'inverse du masque de la première image.
  2. Calculer la pile laplacienne de chaque image et la pile gaussienne du masque.
  3. Multiplier chaque image de la pile avec son masque correspondant.
  4. Additionner les résultats de chacune des images avec leurs masques respectifs.
  5. Additionner les deux images ensemble.

J'ai utilisé ce code, trouvé par Louis-Émile Robitaille qui avait fait le cours à l'hiver 2017, pour créer les masques.

Les premières images avec lesquelles j'ai travaillé sont celle d'une pomme et d'une orange. Le masque utilisé était tout simplement la moitié de l'image. Le résultat obtenu est le suivant :

Images personnelles

Voici une image que j'ai fait entre moi et moi-même. Le résultat est assez impressionnant. J'ai tout simplement aligné mes yeux sur la deuxième image avec mon front et j'ai fait le masque sur mon oeil. Le seul défaut de cette photo est que l'oeil du milieu n'est pas un oeil symétrique. Le résultat aurait été encore plus intéressant.

Une autre image sur laquelle je suis content du résultat est entre moi et PK Subban. Je me demandais si le changement de couleur de peau aurait un effet bizarre, mais de façon surprennante, le résultat obtenu est très intéressant. Le dégradé de la couleur de peau paraît presque "naturel".

J'ai également testé entre le rhinocéros et le tricératops des sections précédentes. Le résultat est tout de même intéressant, même s'il est moins beau que les deux résultats précédents.

J'ai également essayé de mélanger le visage de Trump avec le soleil dans les teletubbies. Le résultat est correct, car la délimitation est un peu trop définie.

Finalement, j'ai essayé de faire un mélange entre deux grand compétiteurs du fast-food américain. Le résultat est quand même bien. Les images ont une faible résolution ce qui fait en sorte que le résultat est moins intéressant.

Illustration détaillée du procédé

Mon image préférée est celle entre moi et Subban. Voici donc les images à différent niveau de la reconstruction. On voit bien que pour le masque sélectionnée, on obtient les parties désirées pour chaque photo. ensuite lorsqu'elles sont additionnées, on voit bien le mixte entre les deux images.

Source

Teletubbies = https://www.telegraph.co.uk/news/newstopics/howaboutthat/11310883/The-baby-from-Teletubbies-reveals-herself.html
Donald Trump = https://www.oozlemedia.com/trump-yellow/
KFC = http://www.nbcnews.com/id/15705220/ns/business-us_business/t/new-kfc-logo-its-all-about-colonel/
Ronald McDonald = https://www.news.com.au/lifestyle/food/ronald-mcdonald-sidelined-amid-clown-attacks/news-story/ecc0b51d5152307126ff13d8c0423f22
P.K. Subban = https://www.google.com/url?sa=i&rct=j&q=&esrc=s&source=images&cd=&ved=2ahUKEwjP1prqj7zgAhWul-AKHQScChcQjRx6BAgBEAU&url=http%3A%2F%2Fwww.hockeydb.com%2Fihdb%2Fstats%2Fpdisplay.php%3Fpid%3D89716&psig=AOvVaw2jYQZ263wQik-vvvkU6JBc&ust=1550264602559067
Audrey Hepburn = http://www.pbs.org/food/the-history-kitchen/audrey-hepburn/
Humphrey Bogart = https://www.findagrave.com/memorial/108/humphrey-bogart