Time-lapse image sequences offer visually compelling insights into dynamic processes that are too slow to observe in real time. However, playing a long time-lapse sequence back as a video often results in distracting flicker due to random effects, such as weather, as well as cyclic effects, such as the day-night cycle. We introduce the problem of disentangling time-lapse sequences in a way that allows separate, after-the-fact control of overall trends, cyclic effects, and random effects in the images, and describe a technique based on data-driven generative models that achieves this goal. This enables us to "re-render" the sequences in ways that would not be possible with the input images alone. For example, we can stabilize a long sequence to focus on plant growth over many months, under selectable, consistent weather. Our approach is based on Generative Adversarial Networks (GAN) that are conditioned with the time coordinate of the time-lapse sequence. Our architecture and training procedure are designed so that the networks learn to model random variations, such as weather, using the GAN's latent space, and to disentangle overall trends and cyclic variations by feeding the conditioning time label to the model using Fourier features with specific frequencies. We show that our models are robust to defects in the training data, enabling us to amend some of the practical difficulties in capturing long time-lapse sequences, such as temporary occlusions, uneven frame spacing, and missing frames.


翻译:时间折叠的图像序列提供了对动态过程的清晰可见的洞察力,这些动态过程太慢,无法实时观测。然而,作为视频进行长时间折叠的序列,往往会由于天气等随机效应以及日间周期等周期性效应等周期性效应而分散闪烁。我们引入了脱钩时间折叠序列的问题,其方式是允许对总体趋势、周期效应和图像随机效应进行独立、事后控制,并描述一种基于数据驱动的遗传模型的技术,从而实现这一目标。这使我们能够“重塑”这些序列,而光靠输入图像是不可能做到的。例如,我们可以稳定一个长的序列,在可选的、连续的天气中集中关注植物生长数月来的增长。我们的方法是以时间折叠序的时间协调为条件的“GAN ” 。 我们的架构和培训框架是让网络学习随机变化的模型,例如天气,使用GAN的隐性空间来重新制作这些序列,并且用特定的周期性模型来修正我们的数据周期性变变变的模型。我们用特定的模型来修正特定的模型来修正我们的数据周期性变变变到特定的频率。

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