ETH-Forscher rekonstruieren beschädigte Bilder mit KI-Hilfe

Optische Fasern beschädigen Bilder bei der Übertragung. Forscher können den Schaden rückgängig machen. Dank Deep Learning.
 
Forschenden der ETH Lausanne (EPFL) ist es gelungen, ein Bild zu rekonstruieren, das auf der Reise durch eine optische Faser zersetzt worden war. Dabei setzten sie auf eine Software, die sich am menschlichen Gehirn orientiert.
 
Wenn Bilder durch optische Fasern übertragen werden, gehen Informationen verloren. Forschende der EPFL haben nun einen lernenden Algorithmus darauf trainiert, solche Bilder wieder zu rekonstruieren, wie die Hochschule mitteilte. Anwenden liesse sich dieser allenfalls, um Telekommunikationsnetzwerke, aber auch die medizinische Bildgebung zu verbessern.
 
Die Forschenden um Demetri Psaltis von der EPFL wollten mit ihrem Ansatz ein Problem lösen, das bei sogenannten Multimodefasern besteht. Dabei handelt es sich um Lichtwellenleiter, die verschiedene Informationen parallel in mehreren "Kanälen" übertragen können.
 
Deep Learning entdeckt die Lösung
Für lichtbasierte Signale seien diese optischen Fasern gut geeignet, nicht jedoch, um Bilder zu übertragen, schrieb die EPFL. Diese reisten nämlich durch alle Kanäle und kämen am anderen Ende als unerkennbares Lichtmuster heraus. Und: Je länger die Reise, desto schwieriger lässt sich das ursprüngliche Bild wiederherstellen.
 
Um daraus wieder scharfe Bilder zu generieren, trainierten die Wissenschaftler ein "Deep Learning Network" und konnten damit sogar Bilder nach der Reise durch eine ein Kilometer lange Faser wiederherstellen, wie sie in der Fachzeitschrift "Optica" berichten.
 
Deep-Learning-Algorithmen werden bislang schon für Bild- und Spracherkennung eingesetzt. Beispielsweise lernen solche Algorithmen anhand eines grossen Datensatzes von Bildern, gekoppelt mit der Information, was darauf zu sehen ist, auch Objekte in neuen Fotos zu erkennen.
 
Nutzen für die Medizin
Dieser Ansatz sei viel einfacher als bisherige Methoden, um Bilder nach der Reise durch Multimodefasern wiederherzustellen, betonte mit Navid Borhani einer der beteiligten Forscher.
 
Zugute kommen könnte dies unter anderem der medizinischen Bildgebung mit Endoskopen auf Basis ultradünner optischer Fasern.
 
Allerdings müssen weitere Studien die Möglichkeiten und Limiten dieser Technik weiter ausloten. (sda/mag)