El inpainting es un proceso de conservación en el que se rellenan partes dañadas, deterioradas o faltantes de una obra de arte para presentar una imagen completa. [1] Este proceso se utiliza comúnmente en la restauración de imágenes . Se puede aplicar a medios artísticos tanto físicos como digitales , como pinturas al óleo o acrílicas , impresiones fotográficas químicas , esculturas o imágenes y vídeos digitales .
Con sus raíces en las obras de arte físicas, como la pintura y la escultura, la pintura tradicional es realizada por un conservador de arte capacitado que ha estudiado cuidadosamente la obra de arte para determinar los medios y técnicas utilizados en la pieza, los riesgos potenciales de los tratamientos y la idoneidad ética del tratamiento.
El uso moderno de la pintura se remonta a Pietro Edwards (1744-1821), director de Restauración de Cuadros Públicos en Venecia , Italia . Utilizando un enfoque científico, Edwards centró sus esfuerzos de restauración en las intenciones del artista. [2]
Fue durante la Conferencia Internacional para el Estudio de Métodos Científicos para el Examen y la Preservación de Obras de Arte de 1930 que se estableció el enfoque moderno de la pintura. Helmut Ruhemann (1891-1973), restaurador y conservador alemán, dirigió los debates sobre el uso de la pintura en la conservación. Helmut Ruhemann fue una figura destacada en la modernización de la restauración y la conservación. [3] Su mayor contribución al campo de la conservación "fue su insistencia en seguir exactamente los métodos del pintor original y en comprender la intención artística del pintor". [4] Después de su carrera de más de 40 años como conservador, Ruhemann publicó su tratado La limpieza de pinturas: problemas y potencialidades en 1968. Al describir su método, Ruhemann afirma que "La superficie [del relleno] debe ser ligeramente más baja que el de la pintura circundante para permitir el espesor de la pintura interna... El medio de pintura interna debe verse y comportarse como el medio original, pero no debe oscurecerse con el tiempo". [5] Cesare Brandi (1906-1988) desarrolló la teoria del restauro , el enfoque de la pintura que combina estética y psicología. Sin embargo, este enfoque fue utilizado principalmente por restauradores y conservadores italianos, y la terminología se generalizó en la década de 1990. [6]
Los avances tecnológicos llevaron a nuevas aplicaciones de la pintura interna. El uso generalizado de técnicas digitales abarca desde la pintura computarizada completamente automática hasta herramientas utilizadas para simular el proceso manualmente. [7] Desde mediados de la década de 1990, el proceso de pintura ha evolucionado para incluir medios digitales . Más comúnmente conocida como interpolación de imágenes o videos, una forma de estimación, la pintura digital incluye el uso de software informático que se basa en algoritmos sofisticados para reemplazar partes perdidas o corruptas de los datos de la imagen.
Para preservar la integridad de una obra de arte original, cualquier técnica o tratamiento de pintura aplicado a una obra física o digital debe ser reversible o distinguible del contenido original de la obra de arte. [8] Antes de cualquier tratamiento, los conservadores proceden de acuerdo con el Instituto Americano de Conservación de Obras Históricas y Artísticas. [9]
Hay varias consideraciones éticas antes de que se pueda justificar el Inpainting. Varias decisiones de deliberación sobre la idoneidad ética de la cantidad y el tipo de pintura realizada residen en muchos factores. Como la mayoría de los tratamientos de conservación, las cuestiones éticas de la pintura se basan principalmente en la autenticidad , la reversibilidad y la documentación .
Cualquier intervención para compensar la pérdida debe documentarse en registros e informes de tratamiento y debe ser detectable mediante métodos de examen comunes. Dicha compensación debe ser reversible y no debe modificar falsamente las características estéticas, conceptuales y físicas conocidas del bien cultural, especialmente eliminando u oscureciendo el material original. [10]
Las nuevas tecnologías y la demanda estética de imágenes perfectas y sin imperfecciones desafían las prácticas éticas de los conservadores para proteger la integridad de los originales. [11]
Los métodos y técnicas de pintura dependen del objetivo deseado y del tipo de imagen a tratar. Los tratamientos para llenar los vacíos son diferentes entre el arte físico y el digital. Al pintar, los registros detallados del estado inicial de las imágenes pueden ayudar con el tratamiento y replicar el original más de cerca.
Inpainting tiene sus raíces en la conservación y restauración de pinturas . Inpainting puede tener como objetivo realizar una mejora visual de la obra de arte en su conjunto mediante la reparación de partes faltantes o dañadas utilizando métodos y materiales equivalentes al trabajo del artista original. [12]
Al estudiar los métodos de pintura de varios artistas y la composición de las pinturas utilizadas históricamente, los conservadores pueden restaurar las obras fielmente a su apariencia visual original. La imagen en su conjunto determina cómo llenar el vacío.
Las técnicas de pintura de Helmut Ruhemann de Jessell tienen procedimientos para "preservar" la calidad de las pinturas al óleo y al temple . [13]
Muchos programas pueden reconstruir áreas faltantes o dañadas de fotografías y vídeos digitales. El más conocido por su uso con imágenes digitales es Adobe Photoshop . Dadas las diversas capacidades de la cámara digital y la digitalización de fotografías antiguas, el inpainting se ha convertido en un proceso automático que se puede realizar sobre imágenes digitales. Las técnicas de pintura se pueden aplicar a la eliminación de objetos, eliminación de texto y otras modificaciones automáticas de imágenes y videos.
En los efectos especiales de video , la pintura interna generalmente se realiza después del video matizado . También se pueden observar en aplicaciones como compresión de imágenes y superresolución . En fotografía y cine , se utiliza para la restauración de películas para revertir, reparar o mitigar el deterioro (p. ej., daños físicos como grietas en fotografías, rayones y manchas de polvo en películas, o daños químicos que resultan en pérdida de imagen; limpieza infrarroja realizada ). También se puede utilizar para eliminar los ojos rojos , la fecha estampada de fotografías y objetos para lograr efectos creativos. Esta técnica se puede utilizar para sustituir posibles bloques perdidos en la codificación y transmisión de imágenes, por ejemplo, en un vídeo en streaming . También se puede utilizar para eliminar logotipos o marcas de agua en vídeos.
La pintura inpainting basada en redes neuronales de aprendizaje profundo se puede utilizar para censurar imágenes. [14] Las técnicas basadas en imágenes profundas previas se pueden utilizar para la pintura de imágenes digitales, cuando un modelo de aprendizaje profundo entrenado no está disponible o no es factible.
En la literatura se pueden encontrar tres grupos principales de algoritmos de pintura de imágenes 2D. La primera a destacar es la pintura estructural (o geométrica), la segunda es la pintura de textura y la última es una combinación de estas dos técnicas. Utilizan la información de las áreas de imagen conocidas o no destruidas para llenar el vacío, de manera similar a cómo se restauran las imágenes físicas.
La pintura estructural o geométrica se utiliza para imágenes suaves que tienen bordes fuertes y definidos. [15] Hay muchos enfoques diferentes para la pintura geométrica, pero todos provienen de la idea de que la geometría se puede recuperar de áreas o dominios similares. Bertalmio [15] propuso un método de pintura estructural que imita cómo los conservadores abordan la restauración de pinturas. Bertalmio propuso que transfiriendo progresivamente información similar desde los límites de un dominio de pintura hacia el interior, se puede llenar el vacío. [dieciséis]
Mientras que la pintura estructural/geométrica funciona para reparar imágenes suaves, la pintura textural funciona mejor con imágenes con mucha textura. [17] La textura tiene un patrón repetitivo, lo que significa que una parte faltante no se puede restaurar continuando las líneas de nivel en el espacio; Las líneas de nivel proporcionan una representación completa y estable de una imagen. [16] Para reparar la textura de una imagen, se puede combinar información de dominio espacial y de frecuencia para rellenar un área seleccionada con la textura deseada. Este método, si bien es el más simple y efectivo, funciona bien al seleccionar una textura para pintar. Para una textura que cubra un área más amplia o un marco más grande, habría que recorrer la imagen segmentando las áreas a pintar y seleccionando las texturas correspondientes de toda la imagen; Hay programas que pueden ayudar a encontrar las áreas correspondientes y que funcionan de forma similar a como funciona "buscar y reemplazar" en un procesador de textos. [18]
Los enfoques combinados de pintura estructural y textural intentan simultáneamente realizar rellenos de textura y estructura en regiones donde falta información de la imagen. La mayoría de las partes de una imagen constan de textura y estructura y los límites entre las regiones de la imagen contienen una gran cantidad de información estructural. Este es el resultado al combinar diferentes texturas. Es por eso que algunos métodos de última generación intentan combinar la pintura estructural y textural.
Un método más tradicional es utilizar ecuaciones diferenciales (como la ecuación de Laplace ) con condiciones de frontera de Dirichlet para la continuidad a fin de crear un ajuste aparentemente perfecto. Esto funciona bien si la información faltante se encuentra dentro de la porción homogénea del área de un objeto. [19]
Otros métodos siguen direcciones isófotas (en una imagen, un contorno de igual luminancia) para realizar la pintura. [20]
La pintura basada en modelos sigue el enfoque bayesiano, según el cual la información faltante se ajusta o estima mejor a partir de la combinación de los modelos de las imágenes subyacentes, así como de los datos de la imagen que realmente se observan. En lenguaje determinista, esto ha llevado a varios modelos de pintura variacionales. [21]
Los métodos informáticos manuales incluyen el uso de una herramienta de clonación para copiar partes existentes de la imagen y restaurar una textura dañada. También se puede utilizar la síntesis de textura . [22]
La pintura de imágenes basada en ejemplos intenta automatizar el proceso de la herramienta de clonación. Rellena "agujeros" en la imagen buscando parches similares en una región fuente cercana de la imagen y copiando los píxeles del parche más similar en el agujero. Al realizar el relleno a nivel de parche en lugar de a nivel de píxel, el algoritmo reduce los artefactos borrosos causados por técnicas anteriores. [23] [24]