Learning visual representations of style

Learning Visual Representations of Style Door Nanne van Noord De stijl van een kunstenaar is zichtbaar in zijn/haar werk, onafhankelijk van de vorm of het onderwerp van een kunstwerk kunnen kunstexperts deze stijl herkennen. Of het nu om een landschap of een portret gaat, het connaisseurschap van kunstexperts stelt hen in staat om de stijl van de kunstenaar te herkennen. Het vertalen van dit vermogen tot connaisseurschap naar een computer, zodat de computer in staat is om de stijl van een kunstenaar te herkennen, en om kunstwerken te (re)produceren in de stijl van de kunstenaar, staat centraal in dit onderzoek. Voor visuele analyseren van kunstwerken maken computers gebruik van beeldverwerkingstechnieken. Traditioneel gesproken bestaan deze technieken uit door computerwetenschappers ontwikkelde algoritmes die vooraf gedefinieerde visuele kernmerken kunnen herkennen. Omdat deze kenmerken zijn ontwikkelt voor de analyse van de inhoud van foto’s zijn ze beperkt toepasbaar voor de analyse van de stijl van visuele kunst. Daarnaast is er ook geen definitief antwoord welke visuele kenmerken indicatief zijn voor stijl. Om deze beperkingen te overkomen maken we in dit onderzoek gebruik van Deep Learning, een methodologie die het beeldverwerking onderzoeksveld in de laatste jaren enorm heeft gerevolutionaliseerd. De kracht van Deep Learning komt voort uit het zelflerende vermogen, in plaats van dat we afhankelijk zijn van vooraf gedefinieerde kenmerken, kan de computer zelf leren wat de juiste kenmerken zijn. In dit onderzoek hebben we algoritmes ontwikkelt met het doel om het voor de computer mogelijk te maken om 1) zelf te leren om de stijl van een kunstenaar te herkennen, en 2) nieuwe afbeeldingen te genereren in de stijl van een kunstenaar. Op basis van het in het proefschrift gepresenteerde werk kunnen we concluderen dat de computer inderdaad in staat is om te leren om de stijl van een kunstenaar te herkennen, ook in een uitdagende setting met duizenden kunstwerken en enkele honderden kunstenaars. Daarnaast kunnen we concluderen dat het mogelijk is om, op basis van bestaande kunstwerken, nieuwe kunstwerken te generen in de stijl van de kunstenaar. Namelijk, een kleurloze afbeeldingen van een kunstwerk kan ingekleurd worden in de stijl van de kunstenaar, en wanneer er delen missen uit een kunstwerk is het mogelijk om deze missende stukken in te vullen (te retoucheren). Alhoewel we nog niet in staat zijn om volledig nieuwe kunstwerken te generen, is dit onderzoek een grote stap in die richting. Bovendien zijn de in dit onderzoek ontwikkelde technieken en methodes veelbelovend als digitale middelen ter ondersteuning van kunstexperts en restauratoren

Deep learning approaches to pattern extraction and recognition in paintings and drawings: an overview

This paper provides an overview of some of the most relevant deep learning approaches to pattern extraction and recognition in visual arts, particularly painting and drawing. Recent advances in deep learning and computer vision, coupled with the growing availability of large digitized visual art collections, have opened new opportunities for computer science researchers to assist the art community with automatic tools to analyse and further understand visual arts. Among other benefits, a deeper understanding of visual arts has the potential to make them more accessible to a wider population, ultimately supporting the spread of culture

MultiPathGAN: Structure Preserving Stain Normalization using Unsupervised Multi-domain Adversarial Network with Perception Loss

Histopathology relies on the analysis of microscopic tissue images to diagnose disease. A crucial part of tissue preparation is staining whereby a dye is used to make the salient tissue components more distinguishable. However, differences in laboratory protocols and scanning devices result in significant confounding appearance variation in the corresponding images. This variation increases both human error and the inter-rater variability, as well as hinders the performance of automatic or semi-automatic methods. In the present paper we introduce an unsupervised adversarial network to translate (and hence normalize) whole slide images across multiple data acquisition domains. Our key contributions are: (i) an adversarial architecture which learns across multiple domains with a single generator-discriminator network using an information flow branch which optimizes for perceptual loss, and (ii) the inclusion of an additional feature extraction network during training which guides the transformation network to keep all the structural features in the tissue image intact. We: (i) demonstrate the effectiveness of the proposed method firstly on H\&E slides of 120 cases of kidney cancer, as well as (ii) show the benefits of the approach on more general problems, such as flexible illumination based natural image enhancement and light source adaptation