一種基于樣本的圖像修復方法技術

本發明專利技術涉及一種基于樣本的圖像修復方法，包括以下步驟：1）計算待修復區域邊界上任一像素點p的優先權；2）根據所述步驟1）計算像素點p的優先權，確定最先修復的待修復目標塊；3）搜索已知區域內的所有匹配塊，根據匹配條件，尋找待修復目標塊的最佳匹配塊；4）提取最佳匹配塊的像素值，并計算最佳匹配塊中心像素點的置信度值；5）將最佳匹配塊對應的像素值復制到待修復目標塊的相應位置，并將p點的置信度更新成最佳匹配塊中心像素點的置信度值，形成新的待修復區域；6）執行上述步驟1）～5），直到待修復區域全部填充完畢。本發明專利技術可以廣泛應用在圖像修復過程中。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及一種圖像修復及紋理合成方法，特別是關于一種適用于對缺損圖像進行修復的基于樣本的圖像修復方法。
技術介紹
隨著科學技術的不斷進步和發展，計算機網絡的普及和人們對數字圖像信息需求的增加，圖像修復技術受到人們越來越多地關注，在恢復舊照片中丟失的信息、去除視頻文字及隱藏視頻錯誤等問題上得到廣泛應用，因此研究圖像修復方法具有重大的理論價值和應用價值。圖像修復方法主要是結合退化圖像中待修復區域周圍的信息復原待修復區域的未知圖像信息，從而達到人的視覺心理要求。視覺心理的修復規律主要為結構性、相似性、結構優先和紋理一致等。圖像修復方法主要包括兩大類一類是小尺度缺損(結構信息)的圖像修復，主要思路是建立有關退化圖像和真實圖像的數學模型，將修復問題轉化為一個 泛函求極值的變分問題來解決；另一類是填充圖像內部大塊丟失信息(紋理信息)的圖像修復，主要思路是利用待修復區域周圍的圖像信息，基于塊匹配的方法填充待修復區域，此類方法主要利用圖像分解技術和紋理合成技術實現對圖像修復。完整的圖像修復需要同時兼顧結構和紋理修復，才能保持圖像結構信息的連貫性、紋理信息的一致性以及結構修復和紋理修復的統一性。然而，在現有的圖像修復過程中，上述兩類方法均不能對圖像缺損區域中的結構信息及紋理信息實現同步修復。現有技術中，基于樣本的圖像修復方法通過在已知區域中搜索待修復目標的最優匹配塊完成待修復區域的填充，該方法是首先通過計算待修復區域的塊填充優先順序，確定待修復區域邊界上具有最高優先權的待修復塊，然后在樣例區窮盡搜索最優匹配塊，最后將最優匹配塊對應位置的像素值復制到待修復塊的對應位置，由于此方法考慮了結構修復和紋理修復的統一性及修復模型構造上的合理性，使得此方法在刮痕修復及對象去除上得到了很不錯的結果，但是上述方法存在一個普遍的問題，即不能夠智能地生成破損區域所需信息。換言之，當破損區域所需要信息無法在圖像已知信息內找到，那么破損區便得不到令人滿意的修復結果。
技術實現思路
針對上述問題，本專利技術的目的是提供一種能夠智能地生成破損區域所需信息且圖片修復精度高的基于樣本的圖像修復方法。為實現上述目的，本專利技術采取以下技術方案，包括以下步驟1)計算待修復圖像的待修復區域邊界上任一像素點P的優先權，包括以下步驟①將待修復圖像分成已知區域Φ和待修復區域Ω兩部分，δΩ為待修復區域Ω的邊界；②計算待修復區域邊界δΩ上任一像素點P的置信度值Re(p)Rc (P) = (1- ω ) C (P) + ωC^) =式中，ω為調 算子，Ψρ為待修復塊，q為Ψρ與Φ相交區域的任一像素點計算像素點P的數據項D(p);④計算像素點P的優先權P (P) =Rc (P) D (P) ;2)根據所述步驟I)計算像素點P的優先權，確定最先修復的待修復目標塊；3)搜索已知區域內的所有匹配塊，根據設定的匹配條件，尋找待修復目標塊的最佳匹配塊；4)提取最佳匹配塊的像素值，并計算最佳匹配塊中心像素點的置信度值；5)將最佳匹配塊對應的像素值復制到待修復目標塊的相應位置，并將P點的置信度更新成最佳匹配塊中心像素點的置信度值，形成新的待修復區域；6)執行上述步驟I) 5)，直到待修復區域全部填充完畢。所述步驟I)中ω的取值范圍為。所述步驟I)③計算像素點P的數據項D(p)toon] Dip) JVIp'n^ a式中,V/土表示像素點P處的等照度線向量，np表示點P處的單位法向量，α表示歸一化因子。所述步驟3)搜索已知區域內的所有匹配塊，根據設定的匹配條件，尋找待修復目標塊的最佳匹配塊，包括以下步驟①計算待修復目標塊與已知區域內每一匹配塊的均值SSD距離，如果計算得到的均值SSD距離的最小值是唯一的，將此最優匹配塊作為待修復目標塊Ψρ的最佳匹配塊，如果計算得到的均值SSD距離的最小值不是唯一的，則進入步驟2)進行再匹配；②計算待修復目標塊Ψρ與每一最優匹配快的簡化的NCC距離，選擇距離最小的簡化的NCC距離的最優匹配塊作為待修復目標塊Ψρ的最佳匹配塊。所述待修復目標塊Ψρ與任一匹配塊的均值SSD距離的計算公式為('，') = [ (ΛΨ -RvJ1+ (GWf -G-Vgi)2 +(Βψρ-Bvei)2式中，及、G , 5分別表示待修復目標塊和匹配塊中各個像素點中不同顏色通道亮度的均值，此公式中的所描述的匹配塊是在已知區域內以某一像素點qi為中心點的矩形塊。所述簡化的NCC距離計算公式為 , 、 \Υθψ -Gip ,TdNCC (ψρψ,,) = —^-7 2 Σ _ ' Σ _式中，G表示圖像中各個像素點的灰度值。本專利技術由于采取以上技術方案，其具有以下優點1、由于本專利技術在計算像素點的置信度時引入調節算子，通過周期性的計算當前迭代的置信度值與先前迭代中最小的置信度值之間的差值，如果該差值大于事先設定的閾值，說明置信度值曲線發生“droppingeffect”，則可以重新選擇調節算子的取值，從而可以使計算得到的優先權值能夠代表正確的塊填充次序，使得在有限的迭代次數內，達到更加準確的修復效果，與現有技術相比，不僅能夠智能地生成破損區域所需信息，而且有效地避免“dropping effect”的效果,使得計算得到的像素點的優先權更符合實際修復順序，保證了圖片修復的準確性。2、本專利技術在已知區域內尋找待修復目標快的匹配塊時采用了兩種匹配條件，首先采用均值SSD距離作為首次匹配條件來尋找待修復目標塊的最優匹配塊，由于采用最小的均值SSD距離作為匹配條件可能出現多個待修復目標塊的最優匹配塊，此時采用簡化的NCC距離作為此匹配條件，在最優匹配塊中尋找最佳匹配塊，進一步保證了圖像修復的精度和準確性。3、本專利技術由于設定了大小合適的待匹配塊區域，能夠快速有效地生成并填充破損區域所需的信息。本專利技術可以廣泛應用于圖像修復過程中。附圖說明圖1是本專利技術的圖像修復原理示意圖；圖2是圖1的修復結果示意圖；圖3是本專利技術的圖像修復方法的流程示意·圖4 (a)是本專利技術的實施例圖像示意圖；圖4 (b)是本專利技術的實施例修復區域邊界δ Ω上任一像素點P的示意圖；圖5是本專利技術實施例的待修復目標塊修復完成形成的新的待修復區域；圖6是采用本專利技術的修復效果示意圖，圖6 (a)是修復前的圖形示意圖；圖6 (b)是修復后的效果不意圖；圖7 Ca)是現有技術的置信度曲線示意圖，橫坐標為迭代次數，縱坐標為置信度；圖7 (b)是采用本專利技術的方法計算的置信度曲線示意圖，橫坐標為迭代次數，縱坐標為置信度；圖8 (a)是現有技術的塊填充優先權示意圖，橫坐標為迭代次數，縱坐標為塊填充優先權；圖8 (b)是采用本專利技術的方法計算的填充優先權示意圖，橫坐標為迭代次數，縱坐標為塊填充優先權。具體實施例方式下面結合附圖和實施例對本專利技術進行詳細的描述。目標去除是圖形修復
的一個典型應用，其任務是盡量自然地修復圖像中指定區域的丟失圖形信息，本專利技術以目標去除為實施例對圖像修復方法的具體過程進行說明，目標去除是針對圖像中的信息缺損區域，利用圖像中其它已知區域的結構或紋理信息進行填充，使修復后的圖像自然、真實，符合人的視覺心理要求。如圖1所示，I是待修復圖像，Ω是指定的缺損區域(待修復區域)，Φ是圖像中信息完好的區域。如圖2所示，從目標去除的角本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種基于樣本的圖像修復方法，包括以下步驟：1）計算待修復圖像的待修復區域邊界上任一像素點p的優先權，包括以下步驟：①將待修復圖像分成已知區域Φ和待修復區域Ω兩部分，δΩ為待修復區域Ω的邊界；②計算待修復區域邊界δΩ上任一像素點p的置信度值RC(p)：RC(p)=(1?ω)C(p)+ωC(p)=Σq∈Ψp∩ΦC(q)|Ψp|式中，ω為調節算子，Ψp為待修復塊，q為Ψp與Φ相交區域的任一像素點；③計算像素點p的數據項D(p)；④計算像素點p的優先權P(p)=RC(p)D(p)；2）根據所述步驟1）計算像素點p的優先權，確定最先修復的待修復目標塊；3）搜索已知區域內的所有匹配塊，根據設定的匹配條件，尋找待修復目標塊的最佳匹配塊；4）提取最佳匹配塊的像素值，并計算最佳匹配塊中心像素點的置信度值；5）將最佳匹配塊對應的像素值復制到待修復目標塊的相應位置，并將p點的置信度更新成最佳匹配塊中心像素點的置信度值，形成新的待修復區域；6）執行上述步驟1）～5），直到待修復區域全部填充完畢。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：呂科，王靜，潘衛國，
申請(專利權)人：中國科學院研究生院，
類型：發明
國別省市：