Functionality assessment of algorithms for the coloring of images in terms of increasing radiometric values of aerial photographs archives

• Autorzy: Ewiak I. , Siok K. , Jenerowicz A.

Identyfikatory

DOI

10.14681/afkit.2016.001

Warianty tytułu

PL

Ocena funkcjonalności algorytmów kolorowania obrazów w aspekcie zwiększenia walorów radiometrycznych archiwalnych zdjęć lotniczych

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Available on the commercial market are a number of algorithms that enable assigning to pixels of a monochrome digital image suitable colors according to a strictly defined schedule. These algorithms have been recently used by professional film studios involved in the coloring of archival productions. This article provides an overview on the functionality of coloring algorithms in terms of their use to improve the interpretation quality of historical, black-and-white aerial photographs. The analysis covered intuitive (Recolored) programs, as well as more advanced (Adobe After Effect, DaVinci Resolve) programs. The use of their full functionality was limited by the too large information capacity of aerial photograph images. Black-and-white historical aerial photographs, which interpretation quality in many cases does not meet the criteria posed on photogrammetric developments, require an increase of their readability. The solution in this regard may be the process of coloring images. The authors of this article conducted studies aimed to determine to what extent the tested coloring algorithms enable an automatic detection of land cover elements on historical aerial photographs and provide color close to the natural. Used in the studies were archival black-and-white aerial photographs of the western part of Warsaw district made available by the Main Centre of Geodetic and Cartographic Documentation, the selection of which was associated with the presence in this area of various elements of land cover, such as water, forests, crops, exposed soils and also anthropogenic objects. In the analysis of different algorithms are included: format and size of the image, degree of automation of the process, degree of compliance of the result and processing time. The accuracy of the coloring process was different for each class of objects mapped on the photograph. The main limitation of the coloring process created shadows of anthropogenic objects, where grey degree values were corresponding to forests.

PL

Na rynku komercyjnym dostępnych jest szereg algorytmów umożliwiających przypisanie pikselom monochromatycznego obrazu cyfrowego odpowiednich barw według ściśle określonego schematu. Algorytmy te są wykorzystywane przez profesjonalne studia filmowe zajmujące się kolorowaniem archiwalnych produkcji. Niniejszy artykuł stanowi przegląd funkcjonalności algorytmów kolorowania w zakresie możliwości ich wykorzystania do poprawy jakości interpretacyjnej historycznych, monochromatycznych zdjęć lotniczych. Przedmiotem analiz były programy intuicyjne (Recolored), a także bardziej zaawansowane (Adobe After Effect, DaVinci Resolve). Ograniczeniem wykorzystania ich pełnej funkcjonalności była zbyt duża pojemność informacyjna obrazu zdjęcia lotniczego. W przypadku monochromatycznych historycznych zdjęć lotniczych, których jakość interpretacyjna w wielu przypadkach nie spełnia kryteriów stawianych opracowaniom fotogrametrycznym, istnieje potrzeba zwiększenia ich czytelności. Rozwiązaniem w tym zakresie może być proces kolorowania obrazów. Autorzy artykułu przeprowadzili badania zmierzające do ustalenia, w jakim zakresie testowane algorytmy kolorowania umożliwiają automatyczną detekcję elementów pokrycia terenu na historycznych zdjęciach lotniczych oraz nadanie im barwy zbliżonej do naturalnej. W badaniach zostały wykorzystane archiwalne monochromatyczne zdjęcia lotnicze powiatu warszawskiego zachodniego udostępnione przez Centralny Ośrodek Dokumentacji Geodezyjnej i Kartograficznej, których wybór wiązał się z występowaniem w ich obrębie różnorodnych elementów pokrycia terenu, takich jak: wody, lasy, uprawy rolne, odkryte gleby, a także obiekty antropogeniczne. W analizie poszczególnych algorytmów zostały uwzględnione: format i rozmiar obrazu, stopień automatyzacji procesu, stopień zgodności wyniku oraz czas przetworzenia. Dokładność procesu kolorowania była różna dla poszczególnych klas obiektów odwzorowanych na zdjęciu. Głównym ograniczeniem procesu kolorowania były cienie obiektów antropogenicznych, których wartości stopni szarości odpowiadały lasom.

Słowa kluczowe

EN

digital image processing; black-and-white aerial photographs; coloring; radiometry; interpretation

PL

cyfrowe przetwarzanie obrazów; monochromatyczne zdjęcia lotnicze; kolorowanie; radiometria; interpretacja

• Wydawca: Zarząd Główny Stowarzyszenia Geodetów Polskich
• Czasopismo: Archiwum Fotogrametrii, Kartografii i Teledetekcji
• Rocznik: 2016
• Tom: Vol. 28
• Strony: 11--24
• Opis fizyczny: Bibliogr. 17 poz.

Twórcy

autor

Ewiak I.

• Department of Remote Sensing Photogrammetry and IMINT, Faculty of Civil Engineering and Geodesy, Military University of Technology

autor

Siok K.

• Department of Remote Sensing Photogrammetry and IMINT, Faculty of Civil Engineering and Geodesy, Military University of Technology

autor

Jenerowicz A.

• Department of Remote Sensing Photogrammetry and IMINT, Faculty of Civil Engineering and Geodesy, Military University of Technology

Bibliografia

• Abadpour A., Kasaei S., 2007. An efficient PCA-based color transfer method. Journal of Visual Communication and Image Representation, 18, pp. 15-34.
• Borkowski A., Bujakiewicz A., Ewiak I., Kaczyński R., Pyka K., 2012. Stan obecny i kierunki rozwoju fotogrametrii, teledetekcji i GIS w świetle XXII kongresu ISPRS. Archiwum Fotogrametrii, Kartografii i Teledetekcji, 24, pp. 31-51.
• Burns G. Museum of Broadcast Communications: Encyclopedia of Television. http://www.museum.tv/eotv/eotv.htm
• Cheng Z., Yang Q., Sheng B., 2015. Deep colorization. IEEE International Conference on Computer Vision, pp. 415-423.
• Ewiak I., Brodowska P., 2012. Wykorzystanie zasobu geoinformacyjnego do opracowania archiwalnych fotogrametrycznych danych obrazowych. Archiwum Fotogrametrii, Kartografii i Teledetekcji, 23, pp. 101-110.
• Gonzalez R. C., Woods R. E., 1987. Digital Image Processing. Addison-Wesley Publishing, Reading MA.
• Irony R., Cohen-or D., Lischinski D., 2005. Colorization by example. Proceedings of Eurographics Symposium on Rendering, pp. 201-210.
• Walczykowski P., Jenerowicz A., 2016. Klasyfikacja wielospektralnych zobrazowań satelitarnych w: Zobrazowania satelitarne. Zastosowania w fotosceneriach symulatorów lotniczych. (Kędzierski M. red), Wojskowa Akademia Techniczna, Warszawa, s. 149-154.
• Levin A., Lischinski D., Weiss Y., 2004. Colorization using Optimization. ACM Transactions on Graphics, NY, USA, 23, pp. 689-694.
• Lipowezky U., 2006. Grayscale aerial and space image colorization using texture classification. Pattern Recognition Letters, 27, pp. 275-286.
• Liu X., Wan L., Qu Y., Wong T., Lin L. S., Heng P. A., 2008. Intrinsic colorization. ACM Transactions on Graphics, 27, pp. 1-9.
• Liu S., Zhang X., 2012. Automatic grayscale image colorization using histogram regression. Pattern Recognition Letters, 33, pp. 1673-1681.
• Reinhard E., Ashikhmin M., Gooch B., Shirley P., 2001. Color transfer between images. IEEE Computer Graphics and Aplications, 21, pp. 34-41.
• Sousa A., Kabirzadeh R., Blaes P., Automatic Colorization of Grayscale Images. https://github.com/prblaes/ImageColorization
• US Patent No: 4606625, 1986. Method for colorizing black and white footage, Issued date Aug 19, 1986.
• Welsh T., Ashikhmin M., Mueller K., 2002. Transferring Color to Greyscale Images. ACM SIGGRAPH, 21, p. 227-280.
• Zhang R., Isola P., Efros A. A., 2016. Colorful image colorization. arXiv preprint arXiv:1603.08511.

Uwagi

Opracowanie ze środków MNiSW w ramach umowy 812/P-DUN/2016 na działalność upowszechniającą naukę (zadania 2017)