(GLO)- Ngày nay, con người có xu hướng tìm lại nguồn cội thông qua những bức ảnh xưa cũ. Nhằm đáp ứng nhu cầu ấy, em Vũ Trúc Quỳnh-cựu học sinh Trường THPT Lê Quý Đôn (huyện Chư Prông, tỉnh Gia Lai) đã nghiên cứu thành công phần mềm phục chế ảnh đen trắng sang ảnh màu. Ứng dụng của Quỳnh giúp mọi người dễ dàng xử lý ảnh chỉ bằng vài thao tác.
Một lần xem lại album ảnh của gia đình, trong đó có những tấm ảnh đen trắng mà bố mẹ chụp ngày trước, Vũ Trúc Quỳnh tự đặt ra cho mình câu hỏi: “Liệu có thể chuyển thể chúng thành ảnh màu với độ chính xác cao hay không?”. Đem trăn trở ấy thổ lộ với thầy giáo Nguyễn Cảnh Mùa. Được thầy động viên và tận tình hướng dẫn, Quỳnh mạnh dạn bắt tay thực hiện ý tưởng này. Tháng 6-2020, em bắt tay vào thực hiện đề tài “Làm sống lại ảnh xưa” bằng việc đọc và tìm hiểu những công trình nghiên cứu có thể giải quyết bài toán kể trên trong những hội thảo xử lý ảnh hay tạp chí nổi tiếng.
“Trên thế giới có nhiều công trình nghiên cứu liên quan đến khôi phục ảnh. Những mô hình cách đây trên 10 năm không có mạng nơ-ron nhân tạo nên chỉ có thể hồi phục các kết cấu tĩnh nhưng không ổn định với những vật thể phức tạp như khuôn mặt và đồ vật. Còn những mô hình mới đây (năm 2017 và 2018) thì có thể khai thác đặc trưng từ tập dữ liệu (dataset) cho trước và xử lý những vấn đề cụ thể liên quan đến chúng. Do đó, em đã quyết định ứng dụng cách tiếp cận này, kết hợp với nhiều phương pháp tiền xử lý khác để đổ màu cho ảnh đen trắng trông thật nhất có thể”-Quỳnh chia sẻ.
|
Em Vũ Trúc Quỳnh thực hiện việc phục chế ảnh đen trắng sang ảnh màu bằng phần mềm do mình nghiên cứu. Ảnh: Mộc Trà
|
|
Thầy Hoàng Anh Đài-giáo viên Tin học (Trường THPT Lê Quý Đôn): Qua trải nghiệm thực tế phần mềm của em Vũ Trúc Quỳnh, tôi nhận thấy khả năng xử lý từ ảnh đen trắng sang ảnh màu cho độ chính xác tương đối cao. Màu sắc cũng khá đẹp, sắc nét so với ảnh gốc. Đặc biệt, Quỳnh đã sử dụng được giải thuật về mạng nơ-ron thần kinh nhân tạo để xử lý ảnh, mà biến thể của nó chính là Pix2Pix. Qua nhiều bước với giải thuật khá phức tạp nhưng Quỳnh đã lập trình thành công phần mềm này.
|
Dựa trên nền tảng kiến thức lĩnh hội được, Quỳnh tiến hành tìm tập dữ liệu bằng cách thu thập dữ liệu tự động; lập trình bằng ngôn ngữ Python thực thi trên môi trường Google Colab; huấn luyện học máy bằng mô hình Pix2Pix. Quỳnh cho hay, phần khó nhất là tạo ra và chuẩn hóa dữ liệu huấn luyện vì nó yêu cầu người thực hiện phải hiểu cấu trúc của mạng Pix2Pix. Để hoàn thành công đoạn này, em phải mất 3-4 tháng. Số ảnh đen trắng của gia đình được Quỳnh đưa vào thực nghiệm và kiểm định kết quả bằng phương pháp Amazon Mechanical Turk (AMT) theo quy trình nghiên cứu từ ông Phillip Isola-Giáo sư trợ lý của Viện Công nghệ Massachusetts (Hoa Kỳ) và cộng sự nhưng với quy mô nhỏ hơn. “Em tiến hành khảo sát trên 360 học sinh lớp 12 (năm học 2020-2021) trong vòng 2 tuần để chứng thực cho độ chính xác của công trình nghiên cứu. Em cung cấp cho các bạn chuỗi các cặp ảnh gồm 1 ảnh thật và 1 ảnh giả (được tạo bởi mô hình) và yêu cầu chọn hình ảnh mà họ cho là thật. Mỗi người chỉ được phép thử nghiệm một lần duy nhất. Tất cả được đánh giá trên cùng một tập dữ liệu thử nghiệm. Kết quả, khoảng 32,5% các bạn tham gia kiểm định đã lựa chọn hình ảnh được tạo bởi phần mềm là ảnh thật”-Quỳnh cho biết.
| Đề tài nghiên cứu của em Vũ Trúc Quỳnh đã đạt giải ba tại Cuộc thi khoa học kỹ thuật cấp tỉnh học sinh trung học lần thứ VII (năm học 2020-2021). Ảnh: Mộc Trà |
Tháng 1-2021, Quỳnh hoàn thiện đề tài nghiên cứu của mình. Trên thực tế, phần mềm do Quỳnh nghiên cứu đã có thể tự động khôi phục ảnh từ không màu thành có màu với độ chính xác khá cao. Tuy nhiên, theo chia sẻ của em, vẫn còn những ngoại lệ mà ứng dụng chưa thể xử lý hoàn hảo. Nguyên nhân chủ yếu là do phân phối của tập dữ liệu chưa đầy đủ để thể hiện tất cả trường hợp của ảnh sinh ra. Đơn cử như không thể khôi phục màu từ 1 tấm ảnh liên quan đến ô tô hay ngôi nhà vì trong tập dữ liệu chưa có những đối tượng đó. “Hiện em đang là sinh viên năm nhất ngành Kinh tế đối ngoại của Trường Đại học Ngoại thương-cơ sở 2 (TP. Hồ Chí Minh). Ngoài thời gian học, em sẽ tiếp tục phát triển ứng dụng này bằng việc mở rộng tập dữ liệu; đồng thời bổ sung một số tính năng để tăng khả năng xử lý ảnh, cho kết quả cao hơn nhằm giới thiệu rộng rãi đến người dùng”-Quỳnh kỳ vọng.
Thầy Nguyễn Cảnh Mùa-Tổ phó Tổ Toán-Tin (Trường THPT Lê Quý Đôn) cho hay: “Ý tưởng của Quỳnh khá hay và mới mẻ. Theo tôi được biết, trên thế giới có rất ít những sản phẩm tương tự. Đề tài này cũng nhận được sự đánh giá cao từ Ban giám khảo Cuộc thi khoa học kỹ thuật cấp tỉnh học sinh trung học lần thứ VII (năm học 2020-2021) với giải ba chung cuộc. Đây chính là động lực để em tiếp tục duy trì ngọn lửa đam mê nghiên cứu khoa học của mình”.
MỘC TRÀ