¿Te has percatado que en las fotografías tomadas bajo el agua predominan los tonos verdes y azules? Esto se debe a que la luz tiene un comportamiento distinto en el agua. Aunque resulta fastidioso para los amantes de la fotografía, es un problema serio para la ciencia, pues supone la incapacidad de obtener imágenes precisas de la vida marina, lo que obstaculiza el progreso en su estudio. Es por esto que la idea de la oceanógrafa e ingeniera Derya Akkaynak y la ingeniera Tali Treibitz resulta tan relevante: un algoritmo que corrige las tonalidades de las fotografías tomadas bajo el agua.
Eliminando el agua.
En esencia, el algoritmo “elimina” el agua de las imágenes, presentando escenarios submarinos que parecen fotografiados al aire libre. Las investigadoras han apodado a este nuevo sistema Sea-thru y es algo realmente extraordinario. A diferencia de los programas de retoque fotográfico que corrigen imágenes, Sea-thru proporciona una corrección física en tiempo real.
En esta imagen, compartida por el equipo de investigación, es posible dimensionar la capacidad del algoritmo.
El algoritmo ha generado expectativa entre la comunidad científica especializada en la vida marina. “Lo que me agrada de este abordaje es que realmente se pueden obtener los colores reales”, señala Pim Bongaerts, un biólogo marino de la California Academy of Sciences. “Obtener los colores reales realmente puede ser de mucha ayuda para agregar valor a los conjuntos de datos actuales”.
Akkaynak desarrolló el algoritmo Sea-thru durante una beca postdoctoral en la Universidad de Haifa, y es el resultado de un trabajo teórico y experimental de tres años. Las cámaras digitales con carcasas submarinas están en el mercado desde la década de 1990, por lo que la constante corrección de los colores en imágenes submarinas es un problema abierto y desafiante desde hace tres décadas.
Corrección de color.
La carencia de un algoritmo robusto que permitiera hacer una corrección consistente se debía a que los investigadores implementaban una ecuación que describe la forma en que la luz se mueve en la atmósfera a fin de producir una imagen en el sensor de la cámara, supuestamente para corregir colores en fotografías subacuáticas. Sin embargo, la luz se comporta de forma distinta en el agua.
Cuando Akkaynak formuló una ecuación más específica para lo que sucede en el océano, se dio cuenta que había hecho un gran avance que condujo a la creación del algoritmo Sea-thru. Esta ecuación es el secreto en el buen funcionamiento del algoritmo, y lo que permite producir las maravillosas correcciones que observamos en las imágenes.
La única información no estándar que requiere el algoritmo para funcionar es un “mapa de distancia”, parámetro que indica la distancia de cada objeto desde la cámara. Además de eso, parte de imágenes RBG sin procesar captadas bajas condiciones de luz natural. Tampoco es necesario proporcionarle una carta de colores en las imágenes. Y, como no es un algoritmo de IA, no necesita de una red neuronal o entrenamiento de ningún tipo.
El mapa de distancia se puede obtener de diversas formas. Actualmente se estima empleando múltiples imágenes en la escena. También se puede conseguir empleando una configuración de cámara estéreo, para obtener la distancia a partir de un par de imágenes sin necesidad de capturar demasiadas. Cuando el algoritmo tiene la distancia, determina todos los parámetros necesarios para eliminar la “niebla” y restaurar los colores a partir de la ecuación mencionada con anterioridad.
Imágenes reales.
El gran valor de este algoritmo reside en la automatización de imágenes y vídeos para análisis capturados por científicos marinos. Cuando estas imágenes (del lecho marino, poblaciones de peces, arrecifes, etc.) sean procesadas previamente por Sea-thru, los expertos tendrán oportunidad de emplear poderosos métodos de visión artificial y aprendizaje automático para contar, identificar, segmentar y clasificar animales y objetos en la escena.
En la actualidad, los científicos marinos obtienen multitud de imágenes, pero realizan análisis manuales, lo que hace al estudio un proceso tedioso, lento y costoso.
Actualmente, Sea-thru sólo obtiene buenos resultados con imágenes tomadas bajo condiciones de luz natural, pero Akkaynak promete ampliar la funcionalidad del algoritmo a la luz artificial, pues de esta forma es como se explora la mayor parte del océano. La ingeniera también lo ve como un plugin de Photoshop, integrado en cámaras comerciales e incluso en máscaras de buceo.
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