Odborníci z VUT umí z fotky určit, z jakého místa na zemi byl snímek pořízen

Martin Čadík z Fakulty informačních technologií VUT se už osmnáct let věnuje výzkumu výpočetní fotografie a geo-lokalizaci fotek či videí pořízených ve volné krajině. Jeho výzkumná skupina CPhoto@FIT dokáže z fotky určit přesnou pozici a orientaci fotoaparátu či kamery. Geo-lokalizace může pomoci například při pátracích akcích po pohřešovaných osobách nebo při prezentaci a editaci již pořízených snímků z dovolené. Brněnští informatici na výzkumu nově spolupracují s Adobe Research, částí společnosti Adobe ze San Jose v Kalifornii, která mění svět digitálních zážitků.

„V digitální fotce je zakódována přibližná GSM souřadnice polohy, odkud byla fotka pořízena. Tuto polohu potřebujeme upřesnit a najít přesnou orientaci kamery či fotoaparátu. To dokážeme díky digitálním modelům krajiny, ze kterých získáme výšková data o terénu. Tyto 3D modely jsou volně k dispozici pro celou planetu. Snadno tak můžeme zjistit, kde je například les, hora nebo ledovec. Pomocí siluet pak zarovnáme fotku s 3D modelem terénu, a tak můžeme určit přesnou polohu i orientaci fotoaparátu či kamery v době pořízení snímku,“ vysvětlil princip vizuální geo-lokalizace fotek či videí Martin Čadík. Jeho tým je svým zaměřením na snímky z volné krajiny jediný v republice a se svým výzkumem patří mezi několik málo odborníků v Evropě.

Ukázka geo-lokalizace fotografie

Geo-lokalizace fotek najde využití i v oboru bezpečnosti. Díky přesnému určení místa může fotka od pohřešovaného pomoci třeba při pátrací akci. Odborníci jsou tak z okolního terénu schopni určit, kde byla inkriminovaná fotografie pořízena. Tyto informace pomáhají třeba i při forenzní analýze, kdy je potřeba ověřit, zda opravdu fotka zachycuje to, co tvrdí její autor a zda byla skutečně pořízena například na vrcholu Everestu, jak uvádí fotograf.

Výzkumníci Adobe Research, včetně Michala Lukáče, spolupracují s týmem Martina Čadíka na jeho výzkumu. Čadík uvedl, že jeho doktorandi mají v rámci této spolupráce unikátní možnost získat praxi v jedné z nejznámějších softwarových firem světa. Nedávno podobnou stáž v Adobe absolvoval z jeho týmu například doktorand FIT Jan Brejcha.

Kromě kriminalistů mohou geo-lokalizaci fotek či videí využít i běžní uživatelé, kteří si chtějí například upravit snímky z dovolené. Výpočetní fotografie totiž nabízí celou řadu využití při editaci již pořízených fotek. „Člověk může třeba simulovat jiný fotoaparát a přeostřit už pořízenou fotku. Když máme informace o tom, jak vzdálený je který vrchol hory, můžeme na něj uměle přeostřit tak, jak by nám naše vybavení na místě vůbec neumožnilo. Najednou vidíme, jak by fotka vypadala, kdyby byla pořízena například obrovským dalekohledem,“ naznačil možnosti aplikace Čadík, který v minulosti působil také jako post-doc na Max Planck Institutu v Německu.

Systém detekuje vodu (modrá), lesní porost (zelená) i oblohu (růžová)

„Když mám fotku zamlženou atmosférickým oparem, můžu ji snadno automaticky odmlžit a udělat jasnou oblohu. Nebo naopak když chci umělecký snímek, můžu ji snadno zamlžit. Dnes to lidé dělají ručně a zbytečně složitě, my to umíme automaticky,“ dodal Čadík, podle kterého výpočetní fotografie znamená zcela nový způsob editace fotek. Lze tak zpětně změnit osvětlení fotky, přidat umělé stíny vrhané terénem a upravit fotku přesně tak, jak by vypadala na daném místě při východu či západu Slunce. „Dnes je stále těžší rozpoznat, zda byla nějaká fotka editovaná, tedy dodatečně upravovaná. Ale jde to. I tomu se věnujeme v rámci forenzní analýzy fotografií,“ uvedl brněnský IT odborník.

Spojení informací z pořízené fotky a 3D modelů terénu pomáhá uživatelům získat další data o okolní přírodě, například jak se zachycená hora jmenuje, jak vzdálený je její vrchol, jaká je jeho nadmořská výška apod. Geo-lokalizaci fotek by tak mohla v budoucnu využít například i švýcarská horská služba, která nyní monitoruje sněžnou pokrývku pomocí rozsáhlého kamerového systému. Rozšíření o data z digitálních 3D modelů by nabídlo záchranářům další cenné informace o okolním terénu.

Čtení krajiny pomůže také při navigaci samořiditelných aut či dronů. Tým okolo Martina Čadíka se věnuje zejména geo-lokalizaci fotek a videí z přírody, informatici ale umí analyzovat i snímky či videa pořízená ve městech. V takovém případě srovnávají vizuální obraz s existující databází snímků, podobné např. Google Street View. V přírodě pak odborníci vychází z digitálních 3D modelů krajiny, které jsou obohacené o data z veřejné geografické databáze Open Street Map. V souvislosti s geo-lokalizací se hovoří také o využití při navigaci autonomních vesmírných vozidel na Marsu, která se orientují podle okolní krajiny.

Více o práci týmu Martina Čadíka na http://cphoto.fit.vutbr.cz/.

Tiskové materiály VUT Brno