[發明專利]一種圖像場景空洞區域結構和紋理信息自動填補方法

有效

• 申請號: 201110302234.8
• 申請日: 2011-10-08
• 公開（公告）號: CN102324102A
• 公開（公告）日: 2012-01-18
• 發明（設計）人: 陳小武;趙沁平;金鑫;徐舫
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: G06T11/40
• 分類號: G06T11/40
• 代理公司: 北京科迪生專利代理有限責任公司 11251
• 代理人: 許玉明;顧煒

1.一種圖像場景空洞區域結構和紋理信息自動填補方法，其特征在于：利用圖像已知區域的結構信息和紋理信息指導圖像空洞區域的填補過程；基于主要簡約圖模型指導空洞區域結構和紋理信息的重建；利用圖像統一描述符的匹配，快速搜索空洞區域的圖像塊；無需人工參與，能夠自動填補圖像的空洞區域，該方法包含以下步驟：

步驟(1)基于圖像主要簡約圖模型提取出圖像已知區域的結構部分，采用張量投票的方法，自動的恢復出圖像空洞區域的曲線或者拐點，實現圖像空洞區域結構信息的恢復；

步驟(2)通過圖像統一描述符匹配，在圖像已知區域內采樣圖像塊，利用圖分割算法合成空洞區域的紋理信息，實現圖像空洞區域紋理信息的填補。

2.如權利要求1所述的一種圖像場景空洞區域結構和紋理信息自動填補方法，其特征在于：所述的步驟(1)中所述的采用張量投票的方法，自動的恢復出圖像空洞區域的曲線或者拐點，實現圖像空洞區域結構信息的恢復采取以下步驟：

步驟(a1)利用主要簡約圖算法對輸入圖像做邊緣檢測，得到與空洞區域邊界相交的曲線；

步驟(a2)采用線性回歸的方法來近似計算曲線上每個點的切線方向，并轉化為法線方向，根據法向方向得到的張量表示；

步驟(a3)利用連接點檢測算法檢測圖像空洞區域邊界與邊結構的交點，根據兩個連結點之間的曲率相容性求解一系列的連接點對；

步驟(a4)根據結構部分的幾何特征，利用張量投票算法自動連接空洞區域缺失的結構線，完成圖像已知區域結構信息的填補。

3.如權利要求2所述的一種圖像場景空洞區域結構和紋理信息自動填補方法，其特征在于：所述的步驟(a4)中所述的利用張量投票算法自動連接空洞區域缺失的結構線，完成圖像已知區域結構信息的填補采取以下步驟：

步驟(b1)根據彈性能量函數確定空洞區域邊界處需要連接的連接點對；

步驟(b2)一種快速的張量投票算法，預先計算0到180度的局部張量投票場，尺度因子為54，局部張量投票場的窗口大小為109，根據窗口內點到投票點的距離計算投票能量的大小；并且對于圖像邊界產生的屋脊帶沿著屋脊帶的頂部進行跟蹤，將非最大值的點置為零；

步驟(b3)在已知圖像區域的結構部分采樣圖像塊，為空洞區域曲線上每個采樣節點賦標簽，每個標簽是一個采樣圖像塊，利用信任傳播算法填補空洞區域的結構信息。

4.如權利要求1所述的一種圖像場景空洞區域結構和紋理信息自動填補方法，其特征在于：所述的步驟(2)中所述的利用圖分割算法合成空洞區域的紋理信息，實現圖像空洞區域紋理信息的填補采用了一種非參數化的基于樣例的方法來合成空洞區域的紋理，具體而言，圖像空洞區域紋理信息的填補包含了以下步驟：

步驟(c1)根據置信度、梯度值、距離值計算空洞區域邊界點的優先級；

步驟(c2)給出了基于統一圖像描述符和k-d樹的快速相似圖像塊搜索算法，利用最高優先級邊界點的圖像塊搜索并確定用于空洞填補的候選圖像塊；

步驟(c3)利用圖分割算法融合候選圖像塊與已知圖像，完成空洞區域的紋理信息填補。

5.如權利要求4所述的一種圖像場景空洞區域結構和紋理信息自動填補方法，其特征在于：所述的步驟(c1)中所述的空洞區域邊界點的優先級，其計算方法包括：根據空洞區域邊界上圖像塊的置信度、梯度值、距離值確定該空洞區域的填補優先級，從圖像左上角和右下角兩次遍歷圖像中所有像素點，計算每個點到空洞邊界的距離能量；紋理填充的優先級由圖像中所有坐標到空洞邊界的距離能量確定，距離變換算法計算圖像中所有點到空洞區域初始邊界的最近距離，將中所有的點按與空洞區域邊界的最短距離長短進行排序，在填補紋理時，優先生成距離空洞區域較近的紋理塊。