[發明專利]一種圖像修復方法

無效

• 申請號: 201010102109.8
• 申請日: 2010-01-28
• 公開（公告）號: CN101777178A
• 公開（公告）日: 2010-07-14
• 發明（設計）人: 張巖;孫正興;陳俞蕾;楊克微;周杰
• 申請（專利權）人: 南京大學
• 主分類號: G06T5/00
• 分類號: G06T5/00;G06T5/20
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 柏尚春

技術領域

本發明涉及一種圖像修復方法，屬于計算機圖像處理和計算機圖形學領域，具體說是一種圖像修復算法。

背景技術

圖像修復可以用來解決對破損的畫作、照片等影像資料進行修復；可以用來去除圖像或視頻中的某些特定目標；可以用來完成在數字圖像或視頻的獲取、處理、傳輸和解壓縮過程中因信息丟失所留下的信息缺損區的修復；還可以用于進行超分辨率和高光去除等技術的研究。這項技術涉及圖像處理，計算機視覺，圖形學，模式識別，人工智能，機器學習等多個領域的技術。近年來，在圖像和視頻修復方面，國內外的研究者從不同的研究角度出發提出了很多卓有成效的方法，根據出發點的不同，概括起來，其中代表性的方法大致可以分為三類：一類是基于偏微分方程(Partial?DifferentialEquation，PDE)的修復方法，如文獻1：M.Bertalmio，G?Sapiro，V.Caselles，et?al..Imageinpainting.Proceedings?of?ACM?SIGGRAPH.2000，417-424.和文獻2：T.F.Chan?and?J.Shen，Variational?image?inpainting.Communications?on?Pure?and?Applied?Mathematics.2005，58(5)：579-619.介紹的，該類方法適用于修復圖像或視頻中小尺度缺損；另一類是基于紋理合成(Texture?Synthesis)的修復方法，如文獻3：A.Criminisi，P.Pérez，K.Toyama.Region?filling?and?object?removal?by?exemplar-based?image?inpainting.IEEE?Transactionson?Image?Processing.2004，13(9)：1200-1212.和文獻4：J.Sun，L.Yuan，J.Jia，et?al..Imagecompletion?with?structure?propagation.ACM?Transactions?on?Graphics.July?2005，24(3)：861-868.介紹的，該類方法適用于修復圖像或視頻中大尺度缺損；還有一類是基于圖像分解的修復技術，如文獻5：M.Bertalmio，L.Vese，G?Sapiro，et?al..Simultaneous?structureand?texture?image?inpainting.IEEE?Transactions?on?Image?Processing.2003，12(8)：882-889和文獻6：P.Perez，M.Gangnet，A.Blake.Poisson?image?editing.Proceedings?of?ACMSIGGRAPH.2003，313-318.介紹的，該類方法將上述兩種方法進行結合，但由于受基于偏微分方程的修復方法的限制比較大，所以也不適合修復圖像或視頻中的大尺度缺損。

偏微分方程在圖像處理領域的研究始于上世紀六、七十年代，最早用于圖像去噪方面的研究。到上世紀九十年代，偏微分方程在圖像處理理論上有了較大的發展，并結合其它的數學工具，如形態學、仿射幾何、逼近論等，形成了較完整的理論體系。基于偏微分方程的圖像處理方法具有很好的數學基礎，深入的理論背景，算法穩定性也較高。早期的圖像修復技術多數都是基于PDE來完成的，這類算法的主要思想是利用偏微分方程來做圖像的修復，它對待修復區域沒有拓撲限制，而且插值由合適的PDE數值格式自動來完成。通過數值方法來求解偏微分方程，計算出要填補的空洞處的線性結構，然后通過擴散過程把周圍的顏色填入空洞，達到修復的效果。

總體來說基于偏微分方程的數字修復算法往往是假設圖像是光滑的，通過擬合函數計算采樣得到破損區域處的顏色值，由于PDE模型中隱含著圖像要求滿足某種正則化條件的假設，所以該方法只適合于非紋理圖像或低紋理圖像的修復，整體而言，PDE數字修復算法求解比較復雜，計算速度慢，適合于修復比較小的裂紋、劃痕等，但對紋理或結構較復雜的區域修復效果不好，會產生一定的模糊效果，修復的區域越大模糊作用范圍就越大。