[發明專利]基于權重引導濾波的數字圖像修復方法

有效

• 申請號: 201710575968.0
• 申請日: 2017-07-14
• 公開（公告）號: CN107492073B
• 公開（公告）日: 2020-08-14
• 發明（設計）人: 朱程濤;李鏘;滕建輔
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: G06T5/00
• 分類號: G06T5/00;G06T5/20
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所 12201
• 代理人: 程毓英

本發明涉及一種基于權重引導濾波的數字圖像修復方法，包括：對于待修復破損圖像I，采用基于權重引導濾波的方式對其進行圖像濾波，得到濾波后的破損圖像I_f；計算待修復破損圖像在濾波前后像素點亮度值的變化程度A并指數化；對修復破損圖像I破損區域進行修復，并將其對應的目標塊標記為待修復塊ω(p^*)；采用基于樣本塊的數字圖像修復算法中的相似性度量函數尋找待修復塊ω(p^*)的最優匹配塊ω(q^*)，完成ω(p^*)的修復；采用基于樣本塊的數字圖像修復算法中置信項更新函數，完成待修復塊ω(p^*)區域內所有像素點的置信項更新，并將ω(p^*)區域從破損區域中剔除，完成對待修復破損圖像I的修復。

技術領域

本發明屬于計算機圖像復原領域，可用于文物保護、影視特效制作等。

背景技術

數字圖像修復技術是圖像處理領域內的一個研究熱點，其主要通過相關修復算法實現破損圖像的自動修復，其主要應用于老照片的修復、影視特技、劃痕去除、數字水印等領域，具有重要的意義和研究價值。

目前數字圖像修復技術主要針對小區域的圖像修復以及大區域的圖像修復，小區域的圖像修復通常基于偏微分方程模型。相較于小區域的修復，現階段常用的數字圖像修復算法是基于樣本塊的大區域數字圖像修復方法，其主要的原理是利用待修復圖像的破損區域鄰域內的紋理信息對待修復區域進行匹配和填充。該方法主要在計算修復次序優先權時因置信項的衰減過快易導致產生錯誤的修復方法。且在圖像修復的過程中只考慮到圖像的置信項與數據項，在某些情況下只依據這兩項因素很難有效地區分出邊緣區域以及紋理區域，即優先權的計算方式不夠精確，導致破損圖像修復的效果受到限制。

發明內容

本發明針對傳統基于樣本塊的數字圖像修復算法存在的問題提出一種基于權重引導濾波的數字圖像修復算法，算法通過對待修復的破損圖像進行保邊緣濾波，并比較濾波結果與原破損圖像之間的變化程度，同時將其引入至優先權的計算中，獲取更為準確的優先權計算方式。本發明的技術方案如下：

一種基于權重引導濾波的數字圖像修復算法，包括下列步驟：

(1)對于待修復破損圖像I，采用基于權重引導濾波的方式對其進行圖像濾波，得到濾波后的破損圖像I_f；

(2)計算待修復破損圖像在濾波前后像素點亮度值的變化程度A，并根據公式B＝1-e^-A計算得到指數化后的濾波變化程度B，其中e為自然底數；

(3)對修復破損圖像I破損區域進行修復，首先對基于樣本塊的數字圖像修復算法中的目標像素點的優先權計算方式進行改進，即根據公式

計算目標像素點p的優先權P(p)，其中C(p)、D(p)分別為p的置信項與數據項，表示p點在B內的等照度線方向向量，β為偏置常數，然后依據最大優先權原理計算得到優先權最大的目標像素點p^*，并將其對應的目標塊標記為待修復塊ω(p^*)；

(4)采用基于樣本塊的數字圖像修復算法中的相似性度量函數尋找待修復塊ω(p^*)的最優匹配塊ω(q^*)，完成ω(p^*)的修復；

(5)采用基于樣本塊的數字圖像修復算法中置信項更新函數，完成待修復塊ω(p^*)區域內所有像素點的置信項更新，并將ω(p^*)區域從破損區域中剔除，并依據基于樣本塊的數字圖像修復算法重復步驟(3)、(4)直至破損區域為空集時即完成對待修復破損圖像I的修復。