用iPhone給林徽因拍照：老照片竟然「活了」
如何用iPhone給林肯拍大頭照？除了肉身穿越回19世紀以外，你還可以試試這款「穿越相機」。
照相技術發明100多年以來，有無數歷史名人留下了黑白照片。然而因為時代不同、技術不同以及歲月的侵蝕，這些歷史照片逐漸失真。
能不能用現代相機的風格把他們都恢復原貌呢？
現在，來自華盛頓大學、UC伯克利、Google的最新論文Time-Travel Rephotography，將這些照片里的歷史人物真實地展現在螢幕上。
比如，居里夫人、愛迪生、林徽因……
放大瑕疵的老照片如何恢復
從黑白照片乃至畫像恢復人臉並不是什麼新鮮事，比如最近恢復兵馬俑、古代帝王的影片在社交網路大熱。
但是從古老照片恢復人臉要複雜得多。
我們先看一張著名作家卡夫卡的還原照。Zhang等人恢復的照片粗看起來皮膚上有很多瑕疵，而「穿越相機」恢復的照片似乎自帶「磨皮」。
那麼是前一張恢復照片更加真實嗎？
事實並非如此，卡夫卡臉上的瑕疵是當年底片技術導致的。如果只是簡單給黑白照片填色，那麼就不能充分表徵舊膠片的特性和老化過程。
最早誕生玻璃感光底片只對藍光紫外光敏感，1873年推出的新感光乳膠也只對綠光和藍光敏感。
由於他們都缺乏對紅光的敏感性，造成了人物臉上的雀斑和皺紋被放大，嘴唇變黑。
所以我們今天來看林肯的原始照片，會發現林肯臉上呈現出很多誇張的皺紋：
1907年，對紅藍綠都敏感的全色底片誕生。所以1913年採用新技術拍攝的潘克斯特（時年55歲），臉部皮膚要乾淨和平整得多：
因此，恢復這些歷史照片不僅要考慮照片的模糊、褪色、噪點、低解析度等問題，還要考慮不同老照片對顏色的感光差異。
而這款「穿越相機」相比之前的方法，在人物的還原上避免了當時技術造成的失真。
從StyleGAN2出發
對於1873年之前的照片，作者使用了藍光敏感模型，對於1873年至1907年的照片，手動在藍光敏感和正色底片之間選擇，然後在1907年以後拍攝的照片，則在所有模型中手動選擇。
作者利用StyleGAN2框架將舊照片映射到現代高解析度照片的空間中，從而在統一的框架中實現所有這些效果。
作者使用其他彩色樣本影像作為參考，它們與黑白影像具有相似的面部特徵，但包含高頻細節以及自然色和照明。為了進一步減小輸入影像和現代人像之間的感知身份差距，他們還設計了特別適合於老照片的重建損失。
模型的結構如下：
1、同級編碼器
以低解析度灰度參考影像I作為輸入，生成具有真實顏色和相似面部特徵的同級影像Is。
2、同級顏色和細節轉換
為了進一步限制顏色和皮膚細節，使其與同級影像匹配，模型引入了顏色轉換損失Lcolor強制StyleGAN2的ToRGB層輸出與同級影像的相似性。
3、老照片的重建損失
為了進一步減小輸入影像和現代人像之間的感知身份差距，作者特別設計了適合於老照片的重建損失Lrecon，它對老照片的缺陷具有魯棒性。
4、潛在編碼優化
將之前的所有損失函數疊加起來，以此進行優化，生成最終影像?。
據作者介紹，生成這樣一張1024 x 1024的照片，需要在NVIDIA Titan X上運行10分鐘。
與其他幾種恢復老照片的方法相比，「穿越相機」的效果顯然有著更真實的觀感。
不過，「穿越相機」現在還存在著一些缺點。
首先是對在恢復人物發行與配飾方面存在著錯誤，或者會丟失細節。
另外，生成照片也非常依賴於統計影像的選擇，如果選擇了和原照片不一樣的種族或性別，會造成黑人變白人、女人變男人。
