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互联网的世界里,马赛克从不缺席 。而对于马赛克,小黑是又爱又恨 。
恨它是因为别人用马赛克隐藏关键信息,电影里看到马赛克,直教人索然无味;图片中看到马赛克,不禁对马赛克隐藏的信息深感好奇 。
爱它是因为小黑自己用起来又极为顺心,平时在微博、朋友圈、论坛等互联网平台发布照片或隐私信息的时候,常常使用马赛克将重要信息模糊掉;工作中需要截图保存时,使用马赛克工具可以让用户名、地址、密码等信息打码,免得被小伙伴们发现 。
一张图,在被打了马赛克那一刻起,它就变成另外一张图,基本无法恢复成原来的模样 。不过,万能的网友发现,如果使用 AI 工具,可以让打了马赛克的图片重新恢复原样 。在一些爱好者论坛,还有人总结了去马赛克工具,比如 PULSE 算法、Depix项目以及谷歌超强像素递归方案 。
马赛克起源与原理
马赛克一词,英文名为“Mosaic”,指镶嵌艺术 。现在视频、图片中常用的马赛克技术,正是用了与镶嵌艺术类似原理的影像处理方法 。
从词源上解释,英文“Mosaic”源自希腊文“Musa”,这是掌管诗歌、艺术与科学女神的名字 。在数千年以前,古希腊艺术家就在使用黑白两色鹅卵石,组合搭配镶嵌在柱子上 。在发展过程中,马赛克图案材料有石块、有色玻璃碎片等等,但是它的主要结构依然是一个个大小相似的碎块 。
▲ 有色玻璃碎片
后来,人们在进行影像处理时,常常将特定区域的色阶细节劣化并造成色块打乱的效果,打乱后的图案类似马赛克镶嵌艺术,因而人们索性将这种影像处理技术称之为马赛克技术 。
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从原理上来说,图像打码其实也是图像卷积操作中,空间域滤波的一种方式 。用一定大小的滤波器对马赛克范围内像素进行操作,期间将需要打码范围按照滤波器大小划分为多个区块,取滤波器范围内像素,求取均值,再将均值赋值给范围内每一个像素,滤波器再滑到下一个区块 。
▲ 打码其实是像素重组
当然,核心原理枯燥泛味,大部分人也不关心什么是卷积操作 。通俗地说,就是将马赛克区域图案细分为无数个小方块,再将这些方块打乱重组,这样原本的图案就会变得模糊不清 。
了解完马赛克的原理,去除马赛克的原理自然浮现在眼前 。目前,去马赛克技术大都通过 AI 技术,通过不同的方法,将已经打乱的像素方块重新组合,还原它本来的样子 。
猜一猜马赛克背后的图案
前文说过,图片打码过程是不可逆的,想要恢复到原来的模样就要另想办法 。围绕去除马赛克这一课题,研究人员们创建了无数算法,其中有一种算法非常特殊,它就是杜克大学研发的PULSE算法 。
之所以说 PULSE 算法特殊,倒不是因为他们使用了什么先进的算法,而是在于他们的思路 。与之前的算法类似,同样采用 SR 超分辨率技术,但它不是填补像素,是生成高清大图,然后降低图片分辨率与原始图片对比,从中找到匹配程度最高的图像 。PULSE 算法可以在短短几秒内就把16×16像素的低分辨率图片提升到1024×1024级别,精度提升了64倍,而之前的AI算法提升不过8倍左右 。
先放大再对比猜测,PULSE 算法可以将模糊的照片秒变清晰,效果还出奇地好 。不过,靠猜测得到的图案毕竟不是原图,在还原过程往往得到清晰但跟原图大相径庭的图案 。比如,我们将奥巴马的图像打码,再通过PULSE 算法还原,得到的居然是一张白人面孔 。

▲ 奥巴马还原后成白人
对此,PULSE 算法创始人解释道:“结果的偏差,原因在于数据的偏差 。为什么PULSE会出现奥巴马被洗白的情况?因为它是在FlickFaceHQ上进行预训练,这个数据集里基本都是白人照片 。如果换成来自塞内加尔的数据集,训练完全相同的系统,那必然是每个人都看起来像非洲人 。”
然而,这样的解释似乎有点无力,我们将马里奥的图像先打码再还原,得到的图案看不到一点马里奥的影子 。原版打码之后的图像还能看出一点马里奥的影子,而还原后的照片虽然鼻子与面部表情稍微清晰一点,可整体形象完全与马里奥无关 。
拼图游戏,像素块重新组合
小时候,很多小伙伴都玩过拼图游戏,将一个完整的图案打乱,然后一点一点找规律,将其拼成完整的图案 。继PULSE 算法之后,有一款名为Depix 的算法火爆网络 。Depix 去除马赛克的原理其实与我们小时候玩的拼图游戏类似,都是将图案的一部分一点点拼起来,组成完整的图案 。

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