一鍵去除影片閃爍,研究提出了一個通用框架
論文成功提出了第一個無需額外指導或了解閃爍的通用去閃爍方法,可以消除各種閃爍偽影。
高品質的影片通常在時間上具有一致性,但由於各種原因,許多影片會出現閃爍。例如,由於一些舊相機硬體品質較差,無法將每個畫面的曝光時間設定為相同,因此舊電影的亮度可能非常不穩定。此外,具有非常短曝光時間的高速相機可以捕捉室內照明的高頻率(例如 60 Hz)變化。
將影像演算法應用於時間上一致的影片時可能會帶來閃爍,例如影像增強、影像著色和風格轉換等有效的處理演算法。
影片產生方法產生的影片也可能包含閃爍偽影。
由於時間一致的影片通常更具視覺上的吸引力,從影片中消除閃爍在影片處理和計算攝影領域中非常受歡迎。
此CVPR 2023 論文致力於研究一種通用的閃爍去除方法:(1)對於各種閃爍模式或水平均具有較高的泛化性(例如,舊電影、高速相機拍攝的慢動作視頻),(2)僅需要一段閃爍視頻,並不需要其他輔助資訊(例如,閃爍類型、額外的時間一致視頻)。由於該方法沒有過多假設,它具有廣泛的應用場景。
程式碼連結:https://github.com/ChenyangLEI/All-in-one-Deflicker
專案連結:https://chenyanglei. github.io/deflicker
論文連結:https://arxiv.org/pdf/2303.08120.pdf
通用的閃爍去除方法很具有挑戰性,因為在沒有任何額外指導的情況下很難強制整個影片的時間一致性。
現有的技術通常為每種閃爍類型設計特定的策略,並使用特定的知識。例如,對於由高速攝影機拍攝的慢動作視頻,先前的工作可以分析照明頻率。對於透過影像處理演算法處理的視頻,盲目視頻時域一致性演算法可以利用時域上一致的未處理視頻上作為參考,從而獲得長期的一致性。然而,閃爍類型或未經處理的視訊並不總是可用的,因此現有的特定於閃爍的演算法無法應用於這種情況。
一個直覺的解決方案是使用光流來追蹤對應關係。然而,從閃爍影片中獲得的光流不足夠準確,光流的累積誤差也會隨著幀數的增加而增加。
透過兩個關鍵的觀察和設計,作者成功提出了一個通用的、無需額外指導的通用去閃爍方法,可以消除各種閃爍偽影。
一個好的盲去閃爍模型應該具有追蹤所有視訊影格之間對應點的能力。視訊處理的多數網路結構只能採用少量影格作為輸入,導致感知野較小,無法保證長期一致性。研究者觀察到神經圖集非常適合閃爍消除任務,因此將引入神經圖集到這項任務中。神經圖集是影片中所有像素的統一且簡潔的表示方式。如圖 (a) 所示,設 p 為一個像素,每個像素 p 被輸入到映射網路 M 中,該網路預測 2D 座標(up,vp),表示像素在圖集中對應的位置。理想情況下,不同幀之間的對應點應該共享圖集中的一個像素,即使輸入像素的顏色不同也應該如此。也就是說,這可以確保時間一致性。
其次,雖然從共享的圖層中獲取的幀是一致的,但影像的結構有缺陷:神經圖層不能輕鬆地建模具有大運動的動態物件;用於建立圖層的光流也不完美。因此,作者們提出了一種神經過濾策略,從有缺陷的圖層中挑選好的部分。研究者們訓練了一個神經網路來學習兩種類型的失真下的不變性,這兩種失真分別模擬了圖層中的偽影和影片中的閃爍。在測試時,該網路可作為過濾器很好地工作,以保留一致性屬性並阻止有缺陷的圖層中的偽影。
實驗
研究者建立了一個包含各種真實閃爍影片的資料集。廣泛的實驗表明,在多種類型的閃爍影片上,研究者的方法實現了令人滿意的去閃爍效果。研究者的演算法甚至在公共基準測試中優於使用額外指導的基線方法。
研究者提供了(a) 處理的到的閃爍影片和合成的閃爍影片的定量比較,研究者的方法的變形誤差比基線小得多,根據PSNR,研究者的結果在合成資料上也更接近真實值。對於其他真實世界視頻,研究提供了 (b) 雙盲實驗以進行比較,大多數用戶更喜歡研究者的結果。
如上圖所示,研究者的演算法可以很好的去除輸入影片中的閃爍。請注意,第三列圖片展示了神經圖層的結果,可以觀察到明顯的缺陷,但是研究者的演算法可以很好的利用其一致性又避免引入這些缺陷。
此框架可以去除舊電影、AI生成影片中包含的不同類別的閃爍。
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