Creating Stylised Geographic Maps with Neural Style Transfer

Abstract

Apesar das comuns aplicações para navegação, os mapas geográficos possuem uma inegável qualidade estética independente de fins utilitários que é, por isso, capaz de os apropriar a contextos estéticos, decorativos e focados no design. Os dados e ferramentas emergentes da constante evolução tecnológica popularizam e facilitam a utilização de mapas focados na estética e, desse modo, surgem novas oportunidades para exploração visual no contexto de mapas geográficos. Técnicas de design computacional e generativo facilitam e promovem a criação de artefactos em maiores quantidades e mais customizáveis, experimentais, e diversos, exacerbando assim a já mencionada oportunidade para exploração visual de mapas geográficos. Esta dissertação foca-se na utilização de técnicas de design computacional como ferramentas para estilização e exploração visual de mapas geográficos focados na estética. Nesse contexto, o projeto toma como objetivo o desenvolvimento de um sistema web capaz de gerar mapas estilizados de qualquer região geográfica do mundo. O sistema utiliza dados geográficos de acesso público para desenhar mapas de qualquer região e neural style transfer para os estilizar, permitindo assim a qualquer utilizador gerar mapas estilizados de qualquer lugar, baseados no estilo visual de qualquer imagem.Em primeiro lugar, é introduzida uma framework computacional que engloba os componentes e funcionalidades que permitem gerar mapas estilizados a partir de um conjunto de parâmetros. Por detrás desta framework está uma abordagem baseada em tiles que foi conceptualizada e implementada de forma a permitir adaptar qualquer implementação de neural style transfer para fins de estilização de mapas. De seguida, é apresentado o sistema web público que combina a framework de estilização com uma interface gráfica intuitiva de forma a permitir qualquer pessoa aceder e explorar o método de estilização de mapas aqui desenvolvido. A aplicabilidade dos mapas gerados é explorada e ilustrada, levando-nos a concluir que estes são uma forma viável de criar conexões a áreas geográficas de forma esteticamente apelativa, algo que pode acontecer através da sua aplicação em contextos estritamente decorativos ou mais significativos e focados no design.

Despite regular navigational applications, geographic maps possess an undeniable aesthetic quality independent from utilitarian purposes and thus able to propel them into decorative, aesthetic and design-focused contexts. The data and tools provided by the advancement of technology popularise and expedite the usage of aesthetic-focused maps and thereby open new opportunities for the visual exploration of geographic maps. Generative and computational design techniques aid and promote the creation of more numerous, customisable, diverse, and experimental outputs, thus exacerbating the aforementioned opportunity for visual exploration in the context of geographic maps.This dissertation focuses on the application of computational design techniques as a tool for map stylisation and the exploration of aesthetic-focused geographic maps. Within that context, the project centres on the development of a web-based system able to generate stylised maps of any region in the world. The system uses open-access geographic data to render maps of any selected area and a neural style transfer technique to stylise them, thus allowing users to generate stylised maps of anywhere, based on the visual style of any image file. We first introduce a stand-alone computational framework that comprises the components and functionalities tasked with generating stylised maps based on a set of parameters. At the core of this framework is a tile-based approach we conceptualised and implemented to successfully adapt any implementation of neural style transfer for the purposes of map stylisation. Then, we present a public web-based system that combines the stand-alone framework with an intuitive user interface, thereby enabling anyone to access and explore our approach to map stylisation. Finally, the real-world applicability of the generated stylised maps is explored and illustrated, leading us to conclude that they are a viable way to aesthetically establish connections to geographic places, which can happen through their application in purely decorative or more meaningful design contexts.