Во многих областях, где необходимо применение визуальной оценки данных, в основном используются фотореалистичные изображения, либо непосредственно фотографии. Но в большинстве случаев информация, представленная на такого рода изображениях, избыточна для распознавания характерных паттернов конечным потребителем в сфере телекоммуникаций и развлечений или же испытуемым в психологических исследованиях, научных или медицинских экспериментах с большой выборкой.
В качестве альтернативы фотореалистичным изображениям возможно использование черно-белых иллюстраций на основе фотографий человеческих лиц. Также может быть применена интерактивная техника деформирования этих черно-белых иллюстраций для создания карикатур, подчеркивающих и преувеличивающих характерные черты лица.
Исследования показывают, что иллюстрации лица и карикатуры, созданные с помощью данной техники, так же эффективны, как и фотографии в задачах распознавания. Кроме того, было выявлено, что иллюстрации запоминаются в два раза быстрее, чем фотографии, а карикатуры в полтора раза быстрее.
Во многих приложениях нефотореалистичный рендеринг (NPR) имеет преимущества перед фотореалистичным изображением. Изображения NPR могут лучше передавать информацию, если опустить посторонние детали, сфокусировать внимание на важных особенностях, и уточнить, упростить и деформировать форму.
Управление деталями изображения для целей коммуникации становится отличительной чертой изображений NPR. Этот контроль деталей изображения часто сочетается со стилизацией, чтобы вызвать ощущение сложности в изображении без явного представления.
Существует две техники, придерживающиеся этой тенденции, которые могут последовательно применяться для преобразования фотографии человеческого лица в карикатуру.
· В первой удаляется лишняя информация с фотографии, при этом линии и формы, которые были бы нарисованы карикатуристами, остаются нетронутыми. Результатом первого шага является двухцветное изображение - иллюстрация.
· Во второй эта иллюстрация лица может быть деформирована в карикатуру с помощью практической интерактивной техники, разработанной на основе наблюдений за методом, используемым для обучения художников-карикатуристов.
По сравнению с предыдущими алгоритмами генерации карикатур применение комбинации представленных выше техник требует лишь небольшого количества неопытного вмешательства пользователя. Как и во всех нефотореалистичных рендерингах, такие изображения предназначены для использования в конкретных задачах.
Для выбора в пользу иллюстрации или фотореалистичного изображения недостаточно полагаться только на визуальный осмотр. Измерение способности и эффективности изображения сообщать о намерениях его создателя может быть достигнуто только косвенным образом.
Как правило, проводится исследование пользователей, в ходе которого участники выполняют конкретные задачи по наборам визуальных стимулов. Относительная производительность задачи зависит от эффективности изображений. Если участники статистически лучше справляются с подобными задачами для определенных типов изображений, то считается, что эти типы изображений лучше сообщают о своем намерении выполнить данное задание.
При использовании специальной обработки для распознавания лиц, алгоритмы NPR для обработки изображений на портретах должны применяться с особой осторожностью. Для сохранения узнаваемости на изображении должны присутствовать определенные особенности.
Основной метод создания иллюстраций на основе фотографий позволяет достичь этого путем применения модифицированной модели восприятия человеческом яркости фотографий. Полученные иллюстрации так же легко узнаваемы, как и фотографии, и быстро усваиваются.
Другим примером обработки является техника искажения изображения, которая создает суперпортреты, а также карикатуры. Суперпортреты - это, по сути, применение эффекта смещения пика к восприятию человеческого лица.
Карикатуры, получаемые таким образом, имеют во многом схожие характеристики с точки зрения распознавания и задач обучения, как иллюстрации, которые могут быть получены из фотографий, и поэтому могут быть применены в развлекательных приложениях без существенного снижения производительности задач.
Ускорение обучения и инвариантность распознавания, продемонстрированные в психофизических экспериментах, позволяют предположить, что в восприятии художественных образов могут быть задействованы структуры мозга, не используемые при восприятии фотографий.
Поэтому, представляется потенциально значимым проведение психофизических экспериментов с использованием функциональной магнитно-резонансной томографии (ФМРТ). ФМРТ-эксперименты могут быть использованы для расшифровки различий между восприятием искусства человеком и фотографий.
Еще одним потенциальным направлением для будущих исследований является передача информации в рамках учебных задач. Например, как только вид спереди лица изучен, насколько хорошо можно распознать профиль в три четверти? Может ли изображение лица, распознанное в виде карикатуры, быть распознано на фотографии переполненной комнаты или на портретной фотографии? Ответы на эти вопросы могут быть существенными, в зависимости от области применения.
Существует еще много возможных направлений для таких алгоритмов в будущем. Например, создание анимации изображений человеческого лица. Обработка серии изображений с использованием описанной техники приведет к созданию анимированного портрета.
В настоящее время разрабатываются методики и способы фильтрации изображений для создания иллюстраций для лица. Другая возможность заключается в использовании некоторых техник, основанных на мазках, для получения изображений, больше напоминающих рисунки.