[發(fā)明專利]基于紋理方向的圖像修復(fù)方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410011250.5
• 申請日: 2014-01-10
• 公開（公告）號: CN103778604A
• 公開（公告）日: 2014-05-07
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 董建鋒;張丹;李盼;張大龍;歷曉華;許端清
• 申請（專利權(quán)）人: 浙江大學(xué)
• 主分類號: G06T5/00
• 分類號: G06T5/00
• 代理公司: 杭州天勤知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 33224
• 代理人: 胡紅娟

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及計算機(jī)圖像處理領(lǐng)域，尤其涉及一種基于紋理方向的圖像修復(fù)方法。

背景技術(shù)

圖像修復(fù)問題主要對圖像中丟失或損壞的部分進(jìn)行修補，具體包括修復(fù)不完全的圖像，去除圖像中的污物等。在計算機(jī)圖像領(lǐng)域，圖像的原始坐標(biāo)系一般以左上角為原點，水平向右為X方向，豎直向下為Y方向。

目前，針對紋理信息通過紋理合成算法進(jìn)行修復(fù)，使用偏微分方程算法修復(fù)結(jié)構(gòu)信息，這兩類算法都已取得了一定的突破。然而，在本質(zhì)上由于需修復(fù)的紋理信息和結(jié)構(gòu)信息并不相同，所以目前的很多算法都很難同時修復(fù)紋理信息和結(jié)構(gòu)信息。就具體而言，通過紋理合成算法對結(jié)構(gòu)信息進(jìn)行修復(fù)容易產(chǎn)生人工痕跡，而使用偏微分方程的算法只對結(jié)構(gòu)信息有效，對于紋理信息的修復(fù)顯得無能為力。另一種修復(fù)效果比較好的算法，是先對需修復(fù)的圖像進(jìn)行分析，把其分成紋理信息部分和結(jié)構(gòu)信息部分，然后對這兩部分分別用紋理修復(fù)算法和結(jié)構(gòu)修復(fù)算法對其進(jìn)行修復(fù)，最后將兩部分的結(jié)果進(jìn)行合并。通過對圖像進(jìn)行預(yù)分解，然后結(jié)合兩類修復(fù)算法的結(jié)果，這種修復(fù)的效果比僅僅使用一種修復(fù)算法（紋理修復(fù)算法或結(jié)構(gòu)修復(fù)算法）要好，但是這種算法實施復(fù)雜，算法的執(zhí)行效率也不高。

另外，基于整體變化(Total?Variation，TV)模型的修復(fù)是經(jīng)典的修復(fù)算法，但與許多使用偏微分方程修復(fù)的算法一樣，對于紋理修復(fù)而言效果很差；基于OABE(Oriented?Anisotropic?Brightness?Equation)的修復(fù)算法可以修復(fù)簡單的紋理，該算法是對基于偏微分方程的圖像修復(fù)進(jìn)行擴(kuò)充，雖然該算法比TV算法要好但僅僅只能修復(fù)一些簡單的結(jié)構(gòu)性紋理（如方形馬賽克），對于復(fù)雜的紋理處理效果很差。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種基于紋理方向的圖像修復(fù)方法，該圖像修復(fù)方法主要從圖像的紋理信息和結(jié)構(gòu)信息兩方面進(jìn)行修復(fù)，提高了圖像的修復(fù)效果，同時計算量小，有效提高了修復(fù)縮率，縮減了修復(fù)的時間。

一種基于紋理方向的圖像修復(fù)方法，包括：

（1）用標(biāo)記指定待修復(fù)圖像中的待修復(fù)區(qū)域，并確定待修復(fù)區(qū)域的最小矩形覆蓋盒；

（2）將待修復(fù)圖像中的待修復(fù)區(qū)域向外擴(kuò)張若干個像素點得到待修復(fù)區(qū)域的邊界區(qū)域，根據(jù)邊界區(qū)域中各個像素點的位置，確定待修復(fù)區(qū)域的局部紋理方向，記為V_ρ=(m,n)；

（3）以最小矩形覆蓋盒的中心為坐標(biāo)原點，以所述的局部紋理方向V_ρ以及與局部紋理方向V_ρ正交的向量V_γ為坐標(biāo)軸的正方向，建立該待修復(fù)區(qū)域的局部紋理坐標(biāo)系，其中V_γ=(-n,m)；

（4）在局部紋理坐標(biāo)系中建立該待修復(fù)區(qū)域的能量泛函式；

（5）根據(jù)歐拉-拉格朗日方程對能量泛函式進(jìn)行極小化操作，得到待修復(fù)區(qū)域的歐拉-拉格朗日修復(fù)方程；

（6）對于待修復(fù)區(qū)域中的每一個待修復(fù)像素點，確定局部紋理坐標(biāo)軸上與當(dāng)前待修復(fù)像素點的距離為h/2的像素點作為鄰域像素點，根據(jù)鄰域像素點對所述的歐拉-拉格朗日修復(fù)方程進(jìn)行離散化處理，得到當(dāng)前待修復(fù)像素點的離散修復(fù)方程，h為局部紋理方向V_ρ的模；

（7）對所述的離散修復(fù)方程變形簡化得到迭代方程；

（8）采用高斯-賽德爾迭代法對迭代方程進(jìn)行迭代，每次迭代得到一個像素值，當(dāng)：

|uO(n)-uO(n-1)|≤μ]]>

或

n=N

時，停止迭代，并以最后一次迭代得到的像素值作為當(dāng)前待修復(fù)像素點的像素值，并以該像素值對當(dāng)前待修復(fù)像素點進(jìn)行修復(fù)，其中，μ為設(shè)定的閾值，N為設(shè)定的最大迭代次數(shù)，其中和分別為第n次和第n-1次迭代得到的當(dāng)前待修復(fù)像素點的像素值。