無料で二次元画像を人工知能が補完してハイクオリティで1.6倍/2倍に拡大できる「waifu2x」

JPEG圧縮でノイズがのった画像やピクセルサイズが小さい画像は、拡大するとギザギザとジャギーがかかったような表示になってしまうことがあります。そのため、お気に入り画像の拡大画像が見つからない場合は、小さいサイズのまま保存しておくしかないわけですが、「できればこの二次元画像を拡大したい……！」というときに便利な無料サービスが、最新鋭の人工知能技術を使ってギザギザの画像でもノイズを除去してハイクオリティな画質で1.6倍～2倍に拡大できる「waifu2x」です。

二次元画像を拡大したいと思ったことはありませんか？ - デー
http://ultraist.hatenablog.com/entry/2015/05/17/183436

waifu2x
http://waifu2x.udp.jp/

waifu2xは、最新鋭の人工知能技術「Deep Convolutional Neural Networks」を使って開発されたウェブサービス。名前は、海外のアニメファンがお気に入りのキャラクターのことを「waifu」(つまり「俺の嫁」)と表現することに由来しているとみられます。

にじんだりジャギーがかかったような画像をwaifu2xにアップロードすると、人工知能が「今与えられた画像はある画像を半分に縮小したものである。縮小される前の画像を求めよ」という問いに答えるべく、ノイズやジャギー部分を補完する形で新たな画像を生成します。これによって「拡大時の画像」が存在しない小さな画像からでも拡大画像を作ったり、ノイズを除去したりすることができます。

たとえば、ちょっとノイズがかかったような初音ミクの画像があったとします。これを無料で使える画像編集ツールであるGIMPでノイズ除去したものが左下、そしてwaifu2xを使って等倍でノイズ除去したものが右下です。画像編集ツールを駆使したときと同じような処理が自動でできたということがわかります。

また、アニメやイラスト画像をJPEG形式で圧縮するとノイズが発生してしまうことがあります。waifu2xはそんなJPEG画像のノイズをなくすことができます。JPEG画像をアップロードするとwaifu2xの人工知能は「いまから与える画像はある画像を任意の圧縮率でJPEG圧縮したものである。JPEG圧縮される前の画像を求めよ」という問いに答えます。その結果、厳密にはノイズを除去するわけではなく、非可逆圧縮方式のJPEG画像を圧縮前の状態に戻すことができるとのこと。以下が実際に処理を行ったサンプルで、初音ミクがイメージビューワによる拡大画像よりもきれいに拡大されています。

なお、人工知能が縮小前の画像を自己解釈して補完するため、たまにオリジナルにはない模様が入ることがあるそうです。たいていはうまく復元するとのことですが、例えばマンガのスクリーントーンをwaifu2xで拡大したサンプルを見てみると、元画像とは違った模様になっているのが分かります。ただし、一番下のサンプルのように縮小し直すと元の模様に戻るため、間違ってはいるわけではありません。これはwaifu2xと人間の感覚の違いだそうです。

というわけで、実際にwaifu2xを使って二次元画像を拡大してみます。以下のページを開くだけで誰でも無料で使用可能です。

waifu2x
http://waifu2x.udp.jp/

まずは「画像」の項目に画像URLを貼り付けるか、ファイルを指定します。アップロードできる画像サイズは2MBまでで、ノイズを除去できるのは2560×2560ピクセルまで、1280×1280ピクセルまでの画像を拡大可能、という制限があります。次に「ノイズ除去」で「なし・弱・強」のどれかを選択し、「拡大」の項目を「なし・1.6x・2x」から選べばOK。今回はノイズを除去するため、ノイズ除去の「弱」にチェックを入れて、「拡大」は「なし」にして「実行」をクリック。

すると別タブで処理が完了した画像が開きます。画像を保存するには右クリックメニューの「名前を付けて画像を保存」から。なお、Firefoxでは画像が保存できないバグが発生中ですが、ChromeまたはInternet Explorerを使えば問題なく画像を保存できます。

というわけで、GIGAZINEの記事でトップ画像を作っているｍｅｒａさんの画像を使って試してみました。左が150×150ピクセルでダウンロードしたオリジナルのJPEG画像で、右がwaifu2xでノイズ除去を「弱」で処理を行った画像。右の画像の方がノイズが少なくなっています。

続いてノイズ除去の「強」も試してみました。左からオリジナル・「弱」処理・「強」処理の順番に並べたところ、それぞれノイズの分量が異なっているのが分かります。

画像のノイズがしっかり除去できることがわかったところで、次は1.6倍の拡大に挑戦。

使用したのは以下の320×180ピクセルの画像です。

By ｍｅｒａ

1.6倍に拡大したところ、画像のギザギザや乱れもなく、問題なく画像を拡大することができました。

2倍に拡大するとこうで、問題なくクオリティの高い拡大画像をつくることができました。

最後に、横320ピクセルの画像をwaifu2xで2倍の横640ピクセルに拡大した画像(左)、Flickrからダウンロードした横640ピクセルの画像(中央)、Flickrからダウンロードした横1600ピクセルオリジナル画像を横640ピクセルに縮小した画像(右)の3枚を並べてみました。よく見るとwaifu2xの拡大画像は細かい部分がつぶれており、Flickrの横640ピクセルの画像と比べると人工知能の補完がどう行われているかが分かります。

なお、処理が完了するまでに10秒近くかかることがありますが、「保存している画像が小さなサイズしかない……！」という時に心強いサービスとなっています。