Restauration de vieilles images dans un ouvrage sur l’histoire du sport belge

Un ouvrage “historique” et “hi-tech”

Un travail expérimental de restauration d’image par réseaux de neurones profonds a été exploité dans le cadre de la publication du livre ’Les Etoiles Sportives Nivelloises’ de Jean Vandendries.

Restauration de vieilles images dans un ouvrage sur l’histoire du sport belge

Un ouvrage “historique” et “hi-tech”

Un travail expérimental de restauration d’image par réseaux de neurones profonds a été exploité dans le cadre de la publication du livre ’Les Etoiles Sportives Nivelloises’ de Jean Vandendries.

Dans la cadre du projet FEDER DigiMIR, nous avons eu l’occasion d’aider un partenaire wallon un peu particulier. En effet, contrairement à la plupart de nos clients ou partenaires, celui-ci n’écrit pas du code informatique, mais bien des mots, des articles de presse, et des livres, grâce à une plume particulièrement habile. Ancien journaliste, et écrivain, Jean Vandendries est un aficionado incollable de la culture nivelloise, et plus spécifiquement de l’histoire du sport à Nivelles. Après avoir écrit pas moins d’une quinzaine d’ouvrages sur Nivelles, Jean s’en penché sur un projet ambitieux : conter l’histoire des grands athlètes nivellois.

Durant ce périple de joute dactylographique, de recueils de témoignages, et de la collecte de nombreuses images historiques pour illustrer son ouvrage, Jean s’est retrouvé face à un problème de taille : son imprimeur lui a renvoyé la moitié de ses images, soit une cinquantaine, car elles étaient “trop pourries” pour passer à l’imprimeuse. Ayant entendu parlé des recherches du CETIC dans le cadre du projet DigiMIR, Jean nous a contacté afin de savoir si nos techniques expérimentales pouvaient l’aider à rendre ses vieilles images exploitables pour son ouvrage.

Un cas d’application inspirant

Ces images nous ont servi de cas d’étude particulièrement intéressant, et concret, dans ce projet. Ces images contenaient en effet des défauts très variés, incluant des grains prononcés, de nombreuses rayures et stries dues au vieillissement d’un support physique, de nombreuses images monochromes et de très faible résolution.

Plusieurs techniques ont été testées (voir Restauration d’image par réseaux de neurones profonds), afin de traiter : le bruit non-structuré (le grain, ou bruit blanc), le bruit structuré (des rayures horizontales et verticales), la colorisation, et l’amélioration de la résolution.

Un bruit assez spécifique de certaines images a d’ailleurs été traité avec une attention particulière. Certaines images avaient un effet moiré particulièrement prononcé, probablement dû au support sur lequel elles avaient été capturées, comme le montre l’exemple suivant, illustrant un boxeur nivellois Jules Robaeys :

Image avec effet moiré

Afin de corriger ce type de bruit particulier et difficile à éliminer à partir de techniques classiques, nous avons détourné une technique d’intelligence artificielle, développée à l’origine pour traiter des images infrarouges, souvent bruitées par des stries verticales [1]. Une application multiple de cet algorithme couplée à des rotations par 90 degrés de l’image donne de très bons résultats, comme en témoigne l’image suivante :

Exemple de retrait de l’effet moiré

Nous avons d’ailleurs remarqué par la suite que cette technique avait un intérêt plus large : en effet, l’application de méthodes telles que le “débruitage” ou la super-résolution génèrent souvent de légers artefacts indésirables sous forme de quadrillage, dus à leur application par “patch” (on découpe souvent les images en petits carrés, traités séparément, car le traitement de l’image complète est trop lourd). Plus de détails sur ces recherches ont été publiés ici : http://www.mickaeltits.be/image_restoration/

Une validation concrète

Un aspect compliqué de ces recherches en restauration d’image est qu’il est difficile d’évaluer automatiquement la qualité de la restauration. Les métriques se basent généralement sur la simulation d’images détériorées de manière artificielle, et le résultat de leur restauration est comparé à l’image originale. Ces métriques ne reflètent cependant pas toujours la réalité, car ces “détérioration artificielles” ne sont pas toujours réalistes.

Néanmoins, après avoir testé différentes approches, et après les avoir comparées de manière visuelle (et donc subjective), nous avons envoyé nos résultats à notre écrivain malheureux. Celui-ci fut bien heureux d’apprendre de la part de son imprimeur que ces images étaient désormais exploitables pour son ouvrage.

Jean Vandendries nous a invité à la conférence de presse lors de laquelle il a présenté son ouvrage, afin de parler de nos recherche sur ce sujet passionnant qu’est la restauration d’images.
Des vieilles photos restaurées grâce à l’intelligence artificielle
Des photos récupérées par miracle… technologique