By Коралові рифи належать до найскладніших кольорових формацій, збудованих із живих організмів. Однак кожен підводний фотограф добре знає, що знімки рифів, зроблені без штучного освітлення, є нечіткими й синюватими – пише Ерік Ольсен у журналі Scientific American.
Навіть плитка вода вибірково поглинає і розпорошує сонячне світло, унаслідок чого чимало деталей залишаються непомітними, а окремі барви зникають, зокрема червоні й жовті. Через це науковці мають проблему із використанням комп’ютерів та алгоритмів машинного навчання для розпізнавання, підрахунку та класифікації сфотографованих підводних організмів. Єдиною можливістю залишається виконання цієї часомісткої праці людиною.
Рішення запропонувала інженерка та океанографка Дерія Аккайнак. Вона опрацювала алгоритм під назвою Sea-thru, за допомогою якого можна усунути оптичні викривлення, спричинені водою. Результати можуть стати придатними для біологів, які потребують підводних фотографій зі справжніми кольорами. Аккайнак та інженер Талі Трейбіц, опікун її докторантського стажування в Університеті Хайфи в Ізраїлі, представили свій патент у червні 2018 року під час конференції IEEE Conference on Computer Vision and Pattern Recognition.
Sea-thru аналізує й порівнює абсорбцію та розпорошення світла в атмосфері і в океані, у якому світло входить у взаємодію зі значно більшими частками, ніж у повітрі. Потім програма піксель за пікселем усуває спричинені водою викривлення, відновлюючи кольори. Однак алгоритм вимагає також й інформацію про дистанцію від апарата до об’єкта. Аккайнак використовує багато фотографій, які демонструють той самий об’єкт із різних сторін і відстаней, щоби вирахувати послаблення світла через воду. На щастя, щораз більше науковців під час фотографування вказують ще й відстань, користуючись методом фотограмметрії, а Аккайнак підтверджує, що її програма без проблем справляється із такими картинками.
“Ті, хто проводить дослідження під водою, мусять відповісти на багато викликів, з якими не стикаються дослідники, що спостерігають за світом на суші чи над водою. Через це ми трохи відстаємо”, – каже Ніколь Педерсон із проєкту 100 Island Challenge, який реалізує Університет Каліфорнії, що в Сан Дієго, у рамках якого науковці роблять 700 фотографій на кожних 100 м² рифів, аби утворити їхні тривимірні моделі. Через відсутність комп’ютерних інструментів для обробки знімків, реалізація програми відбувається дуже повільно – визнає Педерсон, підкреслюючи, що Sea-thru є значним кроком у правильному напрямку.
Алгоритм авторства Аккаймак відрізняється від таких програм, як Photoshop, де користувач може штучно виправити якість підводних фото, додаючи червоні та жовті відтінки. “Найпрекраснішим у цій новій аплікації є те, що тут ми отримуємо справжні кольори. Вона допоможе нам дізнатися багато нової інформації із уже наявних збірок фотографій”, – каже Пім Боргертс, дослідник коралових рифів із Каліфорнійської академії наук.
