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1 de Diciembre de 2019
Óptica

Mejores fotos submarinas

Un nuevo algoritmo dota de colores reales a las fotografías subacuáticas.

Gran cabeza de coral en el estrecho de Lembeh, en Indonesia, antes (izquierda) y después (derecha) de procesar la imagen con el algoritmo Sea-thru. [DERYA AKKAYNAK]

Los arrecifes de coral están entre las formaciones vivas más complejas y coloridas de la naturaleza. Pero, como sabe cualquier fotógrafo subacuático, las imágenes que los captan sin usar luz artificial a menudo resultan azules y anodinas. El agua, incluso a poca profundidad, absorbe y dispersa de manera selectiva las distintas longitudes de onda, y eso hace que ciertos rasgos resulten difíciles de apreciar y que desaparezcan algunos colores, en especial los rojos y los amarillos. Como consecuencia, quienes estudian los corales no pueden emplear los algoritmos de aprendizaje automático que permiten identificar, contar y clasificar especies en las imágenes, lo que les obliga a recurrir a un análisis humano extremadamente laborioso.

Ahora, la ingeniera y oceanógrafa Derya Akkaynak ha desarrollado Sea-thru, un algoritmo que elimina la distorsión visual que causa el agua en las imágenes y que podría suponer importantes mejoras para los biólogos marinos que necesitan ver los colores. Akkaynak y Tali Treibitz, su directora de tesis en la Universidad de Haifa, en Israel, detallaron el proceso en un artículo presentado en junio durante una conferencia sobre visión artificial organizada por el Instituto de Ingenieros Eléctricos y Electrónicos (IEEE) en California.

El análisis del algoritmo Sea-thru tiene en cuenta las diferencias entre la física de la absorción y dispersión de la luz en la atmósfera y en el océano, donde las partículas con las que interacciona la luz son mucho mayores. Píxel a píxel, el programa invierte la distorsión causada por el agua, gracias a lo cual consigue recuperar los colores perdidos. 

Una limitación del nuevo método es que, para funcionar, la máquina debe tener información sobre las distancias que aparecen en la imagen. Para obtenerlas, Akkaynak toma numerosas fotografías de la misma escena desde varios ángulos, gracias a lo cual el algoritmo puede calcular la distancia entre la cámara y los objetos, así como la atenuación de la luz causada por el agua. Por fortuna, muchos científicos ya recogen información sobre las distancias en sus conjuntos de datos fotográficos mediante un proceso llamado fotogrametría, y Akkaynak asegura que el programa podrá usarse directamente con esas imágenes.

«Trabajar bajo el agua presenta numerosos retos que nos sitúan en clara desventaja con respecto a quienes investigan en ­tierra», asegura Nicole Pederson, investigadora del 100 Island Challenge, un proyecto de la Universidad de California en San Diego en el que los científicos toman hasta 7000 imágenes de cada cien metros cuadrados para crear modelos tridimensionales de los arrecifes. Pederson lamenta que su trabajo se haya visto obstaculizado por la falta de herramientas informáticas para procesar estas imágenes, y añade que Sea-thru representa un paso en la dirección correcta.

El algoritmo difiere de aplicaciones como Photoshop, que permite a los usuarios mejorar artificialmente las imágenes subacuáticas añadiendo rojos o amarillos de manera uniforme. «Lo que me gusta de este método es que se basa en obtener los colores reales», valora Pim Bongaerts, biólogo experto en corales de la Academia de Ciencias de California. «Eso podría ayudarnos a sacarle mucho más partido a los conjuntos actuales de datos.»

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