Deje de creer las mentiras de la televisión: la verdadera verdad sobre las imágenes de mejora

Lo has visto una y otra vez. El FBI usa su tecnología avanzada para mejorar una imagen borrosa y encontrar la cara de un villano en el peor video posible. Bueno, How-To Geek está llamando a su farol.

Lo has visto una y otra vez. El FBI usa su tecnología avanzada para «mejorar» una imagen borrosa y encontrar la cara de un villano en el peor video posible. Bueno, How-To Geek está llamando a su farol. Sigue leyendo para ver por qué.

Es uno de los tropos más comunes en la televisión y las películas, pero ¿existe alguna posibilidad de que una agencia gubernamental realmente pueda tener la tecnología para encontrar caras donde solo hay píxeles borrosos? Argumentaremos que no solo es imposible con la tecnología actual, sino que es muy poco probable que alguna vez sea una tecnología que veamos. Quédate para vernos poner este tropo bajo los lentes de la ciencia y la tecnología, y demostrar que está equivocado de una vez por todas.

Cómo las imágenes y la luz demuestran que todas las imágenes son limitadas

Todas las tecnologías de imágenes, ya sean digitales o analógicas, funcionan aproximadamente de la misma manera. Pensemos en las cámaras por un momento. Todas las cámaras crean algún tipo de imagen cuando la luz (partículas que llamamos fotones) interactúan con algún tipo de medio de creación de imágenes. En cámaras digitales, es un sensor fotoeléctrico. En las cámaras de película, es una tira de película sensible a la luz tratada químicamente.

Puede sorprenderle saber que las cámaras basadas en películas pueden capturar más detalles que incluso las cámaras digitales de muy alta resolución. Pero incluso con una cámara de película, solo se puede grabar una cantidad limitada de luz en la película. Lo mismo ocurre con cualquier dispositivo de imágenes, ya sea una grabadora de video, una cámara digital o un escáner de superficie plana. Y dado que cualquier imagen se toma en un período de tiempo finito (generalmente fracciones de segundo, en el caso de las cámaras), necesariamente hay un límite superior para el detalle de cualquier imagen capturada.

En las imágenes digitales, ese límite superior a menudo tiene que ver con el techo que tiene la cámara o el dispositivo: la cantidad de píxeles que los sensores dentro de la cámara son capaces de detectar, por ejemplo. Esto se trata de los límites del dispositivo en sí, y es ligeramente diferente al problema de una cantidad finita de luz que llega a los medios en la cámara. En pocas palabras, ninguna cámara, por avanzada que sea, tiene una capacidad infinita de resolución.

Todos los datos son producto de otros datos: entrada de basura, salida de basura

Las computadoras son máquinas interesantes, pero no están exentas de limitaciones. Una de las cosas que la mayoría de la gente entiende mal acerca de las computadoras es que no son realmente capaces de crear información «nueva», simplemente crean información «diferente». En matemáticas, cuando una parte de una ecuación es demandada por otra parte, se llama función. Cuando Y = X + 1, Y es una función de X. Sea lo que sea, X es, Y está directamente correlacionado.

Las computadoras funcionan de manera similar. Puede darle a la computadora un enorme archivo de texto de letras aleatorias y un diccionario, y pedirle que organice ese conjunto limitado de letras en palabras del diccionario. Esto funciona porque el producto final se puede dividir en una función del conjunto de letras aleatorias, las palabras del diccionario y las instrucciones para crear una a partir de otra.

Imagina que estás haciendo tarea de álgebra en tu computadora. Inserta una serie de números en su ecuación «Y = X + 1». Primero, X = 1, entonces 1 + 1 = 2. Pero, ¿qué pasaría si presionas las teclas incorrectas e ingresas los números incorrectos? ¿Seguirías recibiendo la respuesta correcta? Si quisieras decir X = 1, pero escribiste X = 11, ¿la computadora aún te daría la respuesta correcta? La pregunta es, por supuesto, absurda. Este es el concepto de «Basura adentro, basura afuera». En otras palabras, los datos incorrectos darán la respuesta incorrecta.

Al igual que nuestra ecuación, las imágenes «mejoradas» son una función de la imagen original. Cuando comienza con una imagen borrosa o pixelada (o incluso una imagen nítida y limpia), ninguna cantidad de filtros o magia de la computadora puede sacar información de un lugar donde la información simplemente no existe. Así como «1 + 11» nunca dará como resultado «2», una imagen limitada nunca dará como resultado la llamada versión «mejorada».

Por qué no hay función para crear datos de la nada

Puede hacer la pregunta: «¿No es posible crear una función que pueda agregar detalles a una mala imagen?» Bueno, no es probable que creemos uno pronto. Simplemente porque reconocemos una disposición de píxeles como una cara no significa que sea una cara real. La parte de la cara es nuestra percepción de esos datos; de hecho, ¡solo estamos mirando datos! Tomar datos de imágenes y transformarlos en datos «mejores» es imposible. Una función que crea algo tan específico como un rostro humano a partir de datos sin sentido requeriría un conocimiento real del producto final; necesitaría conocer el rostro de la persona real para «encontrarlo» en la imagen borrosa, lo que de alguna manera derrota el punto. de esta tecnología imaginaria de todos modos.

Es posible crear algún tipo de imagen similar a una cara a partir de datos de imágenes basura, pero esto no significa que ese producto sea relevante. Podría crear una cara que en realidad no se parece en nada a la persona que realmente estaba allí. Lo más probable es que solo cree una masa de píxeles que parezca una versión «diferente» de lo que hay allí. En la lógica de la televisión, hay una cara bloqueada detrás de esa imagen, y los buenos simplemente van a encontrar la manera de llegar a ella. En realidad, son solo datos, y cualquier función que recrea las circunstancias de una foto tomada ya tiene esa información dentro.

Cómo saber que el gobierno secretamente no está haciendo esta cosa imposible

Las agencias gubernamentales como la NASA están gastando mucho dinero para buscar en el cielo telescopios satelitales como el Hubble y el Kepler. Estos alcances y otros en la Tierra proporcionan una increíble fotografía digital de luz en el espacio profundo, y también otras longitudes de onda en el espectro electromagnético, como radio y micro ondas, y radiación de alta frecuencia, como rayos gamma y rayos X. Pero todas estas imágenes están sujetas a las mismas limitaciones discutidas anteriormente. Son instantáneas en el tiempo. Una imagen limitada de rayos X es lo mismo que una imagen limitada de luz visible. Si las imágenes pudieran ser «mejoradas», la fotografía en el espacio profundo sería fácil para cualquiera y para todos. Si puede «mejorar» una imagen haciendo zoom en una cara en una multitud, ¿por qué no salir, tomar una instantánea del cielo y «mejorarla» para ver los detalles en el suelo de Plutón? Si esto fuera posible, una imagen, cualquier imagen, podría contener todos los datos de imagen en el universo .

¿Es posible la mejora real de la imagen útil?

Simplemente porque la forma en que la escritura llena de tropos presenta la mejora de la imagen es incorrecta, incorrecta, incorrecta, no significa que los programas gráficos no sean herramientas útiles para este tipo de problema. Mientras la información esté realmente dentro de la imagen, algún tipo de «mejora» podría facilitar su visualización. Tome, por ejemplo, esta imagen oscura y sombreada, iluminada para mostrar detalles dentro de la sombra. Este tipo de «mejora» es real y está disponible para cualquier persona con una computadora. La diferencia es que los datos ya están allí, solo los estamos viendo de una manera diferente. Nuestros ojos no pueden ver (dependiendo de su monitor) los detalles en la cara de la izquierda. Pero la versión «mejorada» a la derecha nos muestra muchos detalles en la sombra, dándonos una mejor imagen de su rostro.

Por lo tanto, es muy probable que el FBI no tenga poderes mágicos de Photoshop, y no puedes tomar fotos de los pequeños hombres verdes que viven en Plutón con tu protector de diversión. ¡No te creas todo lo que ves en la televisión!

Créditos de imagen: Harrison Ford de Firewall utilizado sin permiso, se supone uso justo. Escritura ligera de BloomsEyeView , Creative Commons. Basura de Editor B , Creative Commons. IMG1189b por HooverStreetStudios , Creative Commons.

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