Construção de imagens HDR criado por pesquisadores da Ufac alia precisão e velocidade; entenda como

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Pesquisadores do laboratório Pavic-Lab, da Universidade Federal do Acre (Ufac), desenvolveram modelos leves para reconstrução de imagens de alto alcance dinâmico (HDR), com foco na redução do custo computacional, resultando na publicação de artigos cientificos nas revistas científicas de alto impacto.

A pesquisa, conduzida pelos cientistas Josue Lopez, Thuanne Paixão e Ana Beatriz Alvarez, resultou na publicação de um artigo na revista internacional Sensors, volume 25, edição 5.

O estudo apresenta um novo método baseado em redes neurais transformers, utilizando três imagens de baixo alcance dinâmico como entrada para gerar imagens HDR. A inovação na utilização de técnicas focadas em processos de atenção, para destacar as partes mas relevantes das imagens de entrada, como fariam as pessoas.

Segundo a equipe de pesquisadores, o trabalho partiu de uma análise detalhada do estado da arte em técnicas de reconstrução HDR. “A maioria dos modelos disponíveis utilizava métodos muito pesados, que exigem alto poder de processamento, inviabilizando o uso em dispositivos com menos recursos”, explicaram.

Para superar essa limitação, os pesquisadores buscaram soluções mais leves, testando técnicas oriundas de outras áreas da ciência da computação, como o processamento de linguagem natural.
“Aplicamos uma técnica recente chamada Mamba, que foi criada para substituir os Transformers em modelos como o ChatGPT. Quando usamos essa abordagem em imagens, conseguimos resultados excelentes com um custo computacional muito menor”, afirmaram.

Um dos avanços mais significativos foi na velocidade de execução. “Pegamos um modelo que levava cerca de seis segundos para reconstruir uma imagem e reduzimos esse tempo para 0,02 segundos, sem comprometer a qualidade visual. Isso representa um salto considerável em termos de eficiência”, destacou a equipe.

Os pesquisadores também relataram a participação em uma competição internacional na área de HDR, onde laboratórios de diversos países apresentaram seus modelos. “Foi a nossa primeira vez competindo nesse tipo de evento. Lá, percebemos que todos estavam usando uma técnica chamada fluxo óptico, que até então não havíamos adotado. Incorporamos isso à nossa pesquisa e os resultados melhoraram ainda mais”, disseram.

Além da aplicação em imagens convencionais, os cientistas enxergam grande potencial para o uso da tecnologia na recuperação de arquivos históricos e pessoais. “Já trabalhamos com uma técnica chamada image inpainting, que reconstrói partes perdidas de fotos antigas. Isso pode ser usado, por exemplo, para restaurar fotografias de família danificadas pelo tempo, preservando memórias em alta qualidade”, ressaltaram, destacando a possibilidade de integração com outras ferramentas.

A equipe também projeta a expansão da pesquisa para outras áreas, como vídeos e super-resolução de imagens. “Outra parte da equipe está começando a trabalhar com abordagens diferentes para gerar imagens HDR, incluindo métodos baseados em apenas um quadro (single frame), em múltiplos quadros (multi-frame) e também voltados para vídeo, que envolvem desafios próprios e técnicas específicas. Além disso, a super-resolução é uma área promissora, que busca melhorar imagens ampliadas, evitando distorções e perdas”, informaram, explicando que imagens com tamanhos na faixa de 400×400 a 500×500 foram ampliadas em cerca de quatro vezes, com baixa perda de qualidade.

Mesmo com os avanços, os pesquisadores destacam que a tecnologia ainda está em fase de desenvolvimento e não há previsão de lançamento comercial. “Nosso foco atual é desenvolver metodologias robustas e eficientes. A aplicação em larga escala, em dispositivos como celulares, será um passo futuro”, concluíram.

O Pavic-Lab é composto por uma equipe de 14 pesquisadores, que desenvolvem metodologias voltadas ao aprimoramento de imagens. As principais linhas de pesquisa do laboratório incluem super-resolução, dehazing (remoção de neblina), remoção de sombras, reconstrução de imagens HDR e reconstrução 3D, com foco no desenvolvimento de soluções eficientes, que têm potencial para serem aplicadas em diferentes contextos visuais.

Confira as imagens base para a pesquisa:

Confira os resultados do processamento das imagens: