PolarScale: un benchmark fondato sulla fisica per la stima radiometricamente coerente dei parametri di Stokes a partire da RGB

Abstract degli autori

L’imaging polarimetrico fornisce informazioni fisiche che vanno oltre quelle delle immagini basate sull’intensità, ma richiede generalmente hardware specializzato. I metodi recenti inferiscono la polarizzazione da input simili a immagini RGB, ma prevedono soltanto componenti di Stokes normalizzate o descrittori relativi, dai quali la scala radiometrica necessaria per ricostruire tutti i parametri di Stokes è stata eliminata mediante divisione. Presentiamo PolarScale, un benchmark che fa di questa scala un obiettivo esplicito di previsione e valutazione. Basato su misurazioni tricromatiche esistenti di tutti i parametri di Stokes, PolarScale prende in input l’immagine dell’intensità totale $s_0$ normalizzata per ciascuna scena (un’immagine lineare riferita alla scena, non una fotografia sRGB destinata ai consumatori) e chiede ai modelli di prevedere componenti di Stokes normalizzate, AoLP/DoLP/DoCP e una scala per scena. Poiché la scala è stata eliminata dall’input mediante divisione, non è fisicamente identificabile; PolarScale valuta quindi la stima semantica della scala condizionata dal dataset rispetto a un controllo a scala costante, insieme a metriche angolari, di autoconsistenza e relative ai limiti fisici. Su sette architetture di base per il restauro delle immagini e generative e tre strategie di previsione, i migliori modelli per il restauro stimano la scala con un errore relativo medio del 3,6-4,3%, contro il 5,7% del controllo a scala costante, e violano i limiti fisici in meno dello 0,25% dei pixel, mentre due modelli generativi di riferimento collassano su una scala prossima a zero; la supervisione esplicita dei descrittori ne migliora l’accuratezza (23,66 contro 18,88 dB di PSNR per MAE). Le rappresentazioni previste di tutti i parametri di Stokes migliorano la separazione delle componenti diffusa e speculare, la segmentazione dei materiali e la classificazione dell’abbagliamento, sebbene nella separazione delle componenti diffusa e speculare la scala appresa offra prestazioni soltanto pari a quelle del controllo a scala costante.