Estás leyendo la publicación: Medios tonos electrostáticos: un enfoque de IA basado en principios físicos de la electrostática para tramado, punteado, tramado y muestreo de imágenes
Los medios tonos son una técnica de diseño gráfico que se utiliza para replicar una imagen utilizando puntos de varias longitudes y colores. Investigadores de la Universidad de Saarland en Alemania han realizado un trabajo innovador al proponer un método completamente nuevo para la creación de medios tonos de imágenes y otras técnicas como tramado, punteado, tramado y muestreo. Los principios básicos de la electrostática inspiraron su trabajo. La idea principal detrás de su metodología, publicada originalmente en 2010, era que si bien las fuerzas de atracción de los valores de brillo de la imagen aseguraban una alta calidad de aproximación, la repulsión entre partículas con carga similar se usaba para lograr una distribución homogénea en áreas planas.
La idea de los medios tonos surge del hecho de que los puntos negros en la imagen final se distribuirían uniformemente en las áreas de densidad constante. Los investigadores se concentraron originalmente en crear una solución para imágenes uniformemente grises antes de extender su enfoque a imágenes con varios colores. La solución inicial para una imagen uniformemente gris consistía en una distribución aleatoria de un número fijo de píxeles negros. Luego se hizo la analogía entre estos píxeles y las diminutas partículas cargadas en un sistema de partículas 2-D en un dominio restringido. Como estas partículas se repelen entre sí, eventualmente se moverán de tal manera que maximice sus distancias relativas. Como resultado, las partículas se distribuyen uniformemente por todo el dominio designado, creando una imagen de medios tonos.
Para producir medios tonos de imágenes con múltiples valores de gris, los investigadores colocaron cargas estacionarias negativas en todos los puntos de la cuadrícula de acuerdo con el valor de gris del píxel respectivo de la imagen de entrada. Estas partículas controlan el porcentaje de píxeles negros en cualquier área, ya que atraen cargas en movimiento (según las leyes de la electrostática). Finalmente, a lo largo de la evolución de la imagen, se tienen en cuenta tanto las fuerzas de atracción como las de repulsión. Como resultado, los bordes de la imagen y las regiones constantes se sintetizan perfectamente, produciendo una imagen de medios tonos deseable.
El método del equipo produjo hallazgos impresionantes y su publicación destaca el algoritmo subyacente que se utilizó para calcular los resultados. En pocas palabras, el algoritmo consta de una etapa de inicialización que incluye precalcular la fuerza electrostática causada por la imagen de entrada al imaginar una carga de prueba y moverla a cada punto de la cuadrícula. Los cálculos de interpolación bilineal para todas las partículas se realizan repetidamente una vez que finaliza la fase de inicialización hasta que el sistema converge. La metodología del equipo logra un error de aproximación menor bajo la convolución gaussiana que las metodologías de vanguardia existentes y muestra un comportamiento favorable del ruido azul en el dominio de la frecuencia. Se pueden encontrar más detalles sobre medios tonos electrostáticos aquí.
