Mikhail Bessmeltsev dan rekannya mengembangkan algoritma baru untuk vektorisasi gambar

Dari kiri ke kanan: asli, dilengkapi dengan bidang (frame frame) dan hasil akhir. Berdasarkan gambar grayscale bitmap yang bising, bidang berbingkai dihitung yang disejajarkan dengan garis-garis gambar. Pada sudut akut seperti persimpangan X dan T, vektor ditumpangkan di kedua arah. Kemudian topologi gambar diekstraksi dari bidang ini - dan generasi terakhir dari kurva vektor dilakukan

Vektorisasi gambar adalah komponen mendasar dari alur kerja dalam desain grafis, teknologi dan animasi komputer. Ini mengubah gambar kasar seniman dan desainer menjadi kurva halus yang dibutuhkan untuk mengedit.

Algoritma vektorisasi gambar pertama muncul pada awal 1990-an dan
digunakan dalam alat pengeditan vektor seperti Adobe Illustrator (Live Trace), CorelDRAW (PowerTRACE) dan Inkscape. Meskipun mereka diadopsi secara luas di industri, algoritma ini masih menderita kekurangan serius dan sedang dalam pengembangan aktif. Di beberapa industri di mana vektorisasi sangat penting, termasuk animasi dan teknik tradisional, seringkali dilakukan secara manual. Desainer dengan susah payah melacak gambar yang dipindai menggunakan alat gambar.

Sayangnya, algoritma modern, bahkan untuk gambar yang bersih, tidak secara akurat membuat vektor X-dan T-persimpangan, sehingga gambar vektor dengan konektivitas yang salah diperoleh. Karena masalah ini, desainer sering ragu untuk menggunakan alat vektorisasi otomatis. Keandalan mereka diragukan. Lebih tepatnya, ini masih terjadi sampai dua peneliti - Mikhail Bessmeltsev dan Justin Solomon - dari Laboratorium Ilmu Komputer dan Kecerdasan Buatan (CSAIL) dari Massachusetts Institute of Technology, mengadaptasi algoritma matematika terkenal untuk vectorisasi gambar bitmap.

Pemrosesan sambungan dan persimpangan garis yang tidak tepat adalah kelemahan utama dari semua algoritma vektorisasi. Kesalahan ini menyebabkan generasi topologi yang salah dan gangguan dalam konektivitas. Metode vektorisasi baru didasarkan pada algoritma matematika modern untuk memproses bidang berbingkai. Algoritma ini secara khusus diadaptasi untuk menghilangkan ambiguitas pada sambungan garis tanpa kehilangan kualitas.


a) Pendekatan lokal untuk vektorisasi transisi, yang diusulkan oleh Noris dan rekannya pada tahun 2013, dapat mengarah pada koneksi yang salah atau tidak akurat. b) Metode Favreaux et al. (2016) dapat menghasilkan hasil yang menyimpang secara signifikan dari aslinya raster. (c) Metode baru yang diusulkan oleh Bessmeltsev dan Solomon lebih unggul dari desain vektorisasi sebelumnya

Masalahnya diperburuk oleh keributan grafik raster asli, yang tersisa setelah pemindaian kertas asli. Gangguan konektivitas tidak memungkinkan penggunaan alat pengisi / warna otomatis, yaitu, gambar vektor seperti itu masih harus diingat secara manual.

Dengan adanya masalah metode yang ada ini, penulis karya ilmiah mengusulkan metode penelusuran baru untuk gambar, termasuk yang dengan pemrosesan khusus persimpangan berbentuk-T dan berbentuk-X, di mana informasi awal dapat ditafsirkan secara ambigu. Inovasi teknis utama adalah penggunaan bidang yang dicurangi dengan dua pasang vektor untuk setiap titik di pesawat.


Dalam bidang yang dicurangi, setidaknya satu arah bidang diluruskan dalam kurva asli, dan dekat persimpangan X- dan T-itu disejajarkan di kedua arah

Para penulis karya ilmiah mengatakan bahwa bidang yang dilengkapi adalah logis dan alami untuk melacak orientasi kurva dalam transisi yang sedemikian tajam, tetapi untuk beberapa alasan mereka tidak pernah digunakan untuk membuat vektor gambar. Hasil yang ditunjukkan menunjukkan bahwa kualitas vektorisasi secara signifikan lebih tinggi daripada metode sebelumnya. Bahkan pada aslinya sangat bising, geometri kurva tidak hilang dan bertepatan dengan gaya aslinya.

Contohnya

(gambar beresolusi tinggi terbuka saat klik)


Sensitivitas alat terhadap perubahan kecil pada gambar asli






Metode ini tidak peka terhadap resolusi gambar asli.


Vektorisasi berfungsi dengan baik bahkan pada orisinal yang sangat bising

Alat baru ini akan sangat memudahkan kehidupan para desainer dan ilustrator: "Menurut perkiraan kasar, itu akan menghemat 20 hingga 30 menit ketika bekerja dengan alat otomatis [dalam setiap gambar]. Ini adalah hasil yang signifikan bagi animator yang memproses banyak sketsa, ” kata Mikhail Bessmeltsev, penulis utama karya ilmiah, mantan karyawan CSAIL, dan sekarang asisten profesor di University of Montreal. "Kami berharap membuat alat vektorisasi otomatis lebih nyaman bagi seniman yang peduli dengan kualitas karya mereka."

Artikel ilmiah ini diterbitkan pada 5 Januari 2018 di situs pracetak arXiv.org ( versi kedua artikel tersebut adalah 5 September 2018, arXiv: 1801.01922v2). Itu diterima untuk publikasi dalam jurnal ilmiah ACM Transactions on Graphics .