Digital scans of analogue photographic film typically contain artefacts such as dust and scratches. Automated removal of these is an important part of preservation and dissemination of photographs of historical and cultural importance. While state-of-the-art deep learning models have shown impressive results in general image inpainting and denoising, film artefact removal is an understudied problem. It has particularly challenging requirements, due to the complex nature of analogue damage, the high resolution of film scans, and potential ambiguities in the restoration. There are no publicly available high-quality datasets of real-world analogue film damage for training and evaluation, making quantitative studies impossible. We address the lack of ground-truth data for evaluation by collecting a dataset of 4K damaged analogue film scans paired with manually-restored versions produced by a human expert, allowing quantitative evaluation of restoration performance. We construct a larger synthetic dataset of damaged images with paired clean versions using a statistical model of artefact shape and occurrence learnt from real, heavily-damaged images. We carefully validate the realism of the simulated damage via a human perceptual study, showing that even expert users find our synthetic damage indistinguishable from real. In addition, we demonstrate that training with our synthetically damaged dataset leads to improved artefact segmentation performance when compared to previously proposed synthetic analogue damage. Finally, we use these datasets to train and analyse the performance of eight state-of-the-art image restoration methods on high-resolution scans. We compare both methods which directly perform the restoration task on scans with artefacts, and methods which require a damage mask to be provided for the inpainting of artefacts.


翻译:模拟摄影胶片的数字扫描通常包含灰尘和刮痕等手工艺品。 自动删除这些手工艺品是保存和传播具有历史和文化重要性的照片的一个重要部分。 虽然最先进的深层学习模型在一般图像涂色和脱色方面显示了令人印象深刻的结果, 电影人工雕刻去除是一个研究不足的问题。 由于模拟损坏性质复杂, 胶片扫描分辨率高, 恢复过程中可能存在潜在的模糊不清, 其需求尤其具有挑战性。 没有公开的关于真实世界模拟胶片损坏的高质量数据集, 用于培训和评估, 使得定量研究成为不可能。 我们通过收集4K损坏的模拟胶片扫描, 与人类专家制作的手动更新版本相配对, 电影扫描过程特别具有挑战性。 由于模拟破坏的复杂性质、 胶片扫描的高度清晰度以及从真实的、 严重损坏的图像中汲取的教训。 我们仔细验证了真实的、 模拟的扫描的图像的真实性能, 我们通过八种精度的合成精度对比性能分析, 显示恢复性能的精度分析, 最终需要专家在合成分析中找到一个损坏的数据。

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