以TV模型为例的西藏壁画数字图像修复技术研究

通过介绍图像修复技术中的一个主要修复模型,即基于偏微分方程的图像修复技术,具体分析了数字图像的的破损类型及对应方法,在偏微分方程的基础上,深入了解此模型中具有代表性的TV图像修复模型.分析TV模型在噪声影响下对修复方程的约束,实现对噪声图像的处理方法.分析和对比此类模型对不同破损图像的修复效果,得出了最佳修复方案.     

基于自适应TV的Chan—Vese图像分割方法

自适应整体变分(Total Variation,TV)图像平滑模型能有效去除噪声,具有较强的图像保征能力.基于多相水平集的Chan-Vese图像分割模型能有效地实现多质图像的分割.将自适应TV图像平滑方法和Chan-Vese图像分割方法有机整合,提出了自适应TV的Chan-Vese图像分割方法.实验表明,该方法能得到较好的分割结果.     

基于Navier-Stokes方程的视频去隔行方法

随着技术的发展,常需将已有的隔行视频转换成高质量的逐行视频。本文提出一种基于Navier-Stokes（N-S）方程的视频去隔行方法。将基于N-S方程的图像修复模型应用到视频空间,由理想三维流体方程,建立视频的局部约束条件;然后,根据其各向异性特征,导出单个像素点的修复方程;最后,通过对隔行视频间隔区域的逐点修复,实现视频去隔行。实验表明,本文方法能够较好的抑制运动虚像和边沿锯齿。      

基于小波分析的视频图像修复算法

图像修复是指恢复图像中破损区域的颜色信息或者去除图像中的多余物体.针对视频图像损坏特征中较复杂的水平与垂直条带,利用视频图像时间连续性的特点,提出基于小波分析理论的修复方法.实验结果表明,该系统能够较好地恢复视频图像和有效去除文字.     

基于图像分解的图像修复算法

针对传统变分模型在修复图像时易产生“阶梯效应”与细节模糊等问题,提出了一种基于图像分解的自适应二阶总广义变分和分数阶变分的图像修复算法。首先将待修复的目标图像分解为卡通部分与纹理部分,其中卡通对应目标图像的低、中频部分,因此利用抑制“阶梯效应”较好的二阶总广义变分模型对其进行修复;纹理对应其高频部分,因此利用对细节部分有增强效果的分数阶变分模型对其进行修复。由于文中所提到的修复模型均与线性鞍点结构下求取最优值的模型类似,因此在算法上均采用基于预解式的原始对偶算法对新模型进行求解。另外,为了取得更好的修复效果,文中设计了一个边缘指示算子来自适应地控制新模型的扩散,以更好地保护修复图像的边缘细节。实验结果表明:相比传统的TV、TGV修复模型,新模型的修复效果在主观视觉上显得更加自然,且在峰值信噪比与相关系数等客观评价指标上均有提高。     

基于图像修复的图像编码技术

数字图像修复技术是图像恢复领域的一个重要分支,它的目的是根据图像现有的信息来自动恢复丢失的信息,它可以用于旧照片中丢失信息的恢复、视频文字去除以及视频错误隐藏等。结合数字修复技术的图像压缩编码技术是基于对象的第二代图像编码中的研究热点之一。这里首先介绍了图像修复技术的概念,然后分类说明了几种常见的修复技术,在此基础上,得到了基于图像修复的压缩编码技术的基本处理流程,最后以具体算法为例说明了基于图像修复的压缩编码技术的压缩过程。     

一种自适应耦合TV和高阶PDE的图像放大模型

针对TV模型存在分块效应,而四阶PDE模型具有保持平坦区域光滑性的特点,提出自适应耦合TV和四阶PDE的正则化图像放大模型。根据图像内容合理调整耦合系数,在图像渐变和平坦区域运用四阶PDE扩散,消除分块效应;而在图像的突变区域运用TV模型滤波,保持突变边缘。实验结果表明,该算法是一种有效的图像放大方法。     

基于全变分的全向图像稀疏重构算法

折反射全向成像由于曲面镜的反射作用,导致全向图像存在严重变形,传统的梯度计算方法在全向图像中不能很好地符合折反射成像的特点.为了从压缩采样数据快速有效地重构全向图像,提出了一种结合全向图像特征的全变分模型——全向全变分,并在基于TV范数进行全向图像重构时,采用全向全变分作为目标函数,进行模型的求解.实验结果验证了本文算法的有效性和可行性,其重构结果的主客观效果明显优于传统TV模型.     

基于扩散模型的人脸图像修复技术

人脸作为人体信息最为密集的部位,人脸图像在各个研究领域都有不可替代的作用。因此,研究如何将遮挡或模糊的人脸图像恢复成真实图像是非常有意义的。针对人脸图像修复技术的研究,提出基于扩散模型的人脸图像修复技术。在现有的人脸图像修复技术基础上,解决在修复大区域破损或遮挡的情况下,修复图像出现纹理模糊及结构扭曲等问题。所提出的方法基于边缘引导的扩散模型图像修复网络,主要包括两个阶段：首先训练基于U-Net结构的边缘修复模型生成较为真实的缺失区域的边缘信息,然后根据已修复好的边缘信息,训练内容生成模型填充缺失部分的内容信息。实验证明对于人脸图像修复具有较好的效果。     

基于图像块码本模型的监控视频背景参考帧生成方法

为解决背景参考帧受前景污染严重，以及传输背景参考帧导致的码率突增等问题，针对背景较稳定的监控视频，提出一种以图像块为基本单元的渐进式背景参考帧生成方法。所提方法建立了基于聚类的图像块码本模型，利用基于感知哈希的码元匹配，将视频序列中处于同一位置的图像块进行聚类；利用背景图像区域特性准确检测背景码元；利用码本模型从不同帧中检测出背景图像块生成完整的背景参考帧。实验结果表明，所提方法编码效率相比标准HM16.20在亮度分量上提升17.89%，有效提升了背景参考帧生成质量，且时间复杂度满足视频实时性需求。     

Fast minimization methods for solving constrained total-variation superresolution image reconstruction

In this paper, we study the problem of reconstructing a high-resolution image from several decimated, blurred and noisy low-resolution versions of the high-resolution image. The problem can be formulated as a combination of the total variation (TV) inpainting model and the superresolution image reconstruction model. The main purpose of this paper is to develop an inexact alternating direction method for solving such constrained TV image reconstruction problem. Experimental results are given to show that the proposed algorithm is effective and efficient.     

改进的TV-Stokes图像修复模型及其算法

该文在研究图像修复的基础上,提出了一种改进的TV-Stokes图像修复模型。通过分析新模型的性质,给出一种高效且快速的数值算法。由于新模型耦合了两个变量,因此新算法首先采用交替迭代策略化原问题为两个去耦的次问题,然后再对两个次问题分别利用对偶方法和分裂Bregman方法进行数值求解。实验结果表明该文所提出的算法不但修复图像的效果较好,而且修复的速度较快。     

一种基于全变分模型的图像修复改进算法

为了恢复图像中划痕、文字等小目标去除后丢失的相关信息,对全变分(TV)模型及其自适应算法进行了分析和改进。在Chan提出的图像修复原则的基础上给出了两个阈值参数,对原有算法中的权值系数进行了改进。仿真实验结果表明,本文算法在保证原有算法修复效果的同时能够有效地提高运算速度,取得了较好的实际效果。     

一种基于Poisson方程的分离型图像修复方法

图像修复是一种恢复图像中损坏部分的技术,具有广泛的应用.基于采样复制的修复方法对纹理图像有较好的效果,但容易产生块效应,而且对结构信息的修复可能产生较大的偏差.本文提出了一种基于Poisson方程的分离型修复算法,首先将原图分解为结构图像和纹理图像两部分,然后根据其特件分别进行修复,叠加后得到最终的修复结果.对结构图像使用Laplacian算子强化结构信息,然后对Laplacian场进行修复并使用Poisson方程重建,可以同时保持锐利的区域边界以及平滑的区域背景.实验表明该方法可以有效改善修复的视觉效果,对大区域修复也有良好的表现.     

基于Kinect的实时深度提取与多视绘制算法

提出了一种基于Kinect的实时深度提取算法和单纹理+深度的多视绘制方法。在采集端,使用Kinect提取场景纹理和深度,并针对Kinect输出深度图的空洞提出一种快速修复算法。在显示端,针对单纹理+深度的基于深度图像的绘制(DIBR,depth image based rendering)绘制产生的大空洞,采用一种基于背景估计和前景分割的绘制方法。实验结果表明,本文方法可实时提取质量良好的深度图,并有效修复了DIBR绘制过程中产生的大空洞,得到质量较好的多路虚拟视点图像。以所提出的深度获取和绘制算法为核心,实现了一种基于深度的立体视频系统,最终的虚拟视点交织立体显示的立体效果良好,进一步验证了本文算法的有效性。本文系统可用于实景的多视点立体视频录制与播放。     

RESEARCH ON WEIGHTED PRIORITY OF EXEMPLAR-BASED IMAGE INPAINTING

The priority of the filled patch play a key role in the exemplar-based image inpainting, and it should be determined firstly to optimize the process of image inpainting. A modified image inpainting algorithm is proposed by weighted-priority based on the Criminisi algorithm. The improved algorithm demonstrates better relationship between the data term and the confidence term for the optimization of the priority than the classical Criminisi algorithm. By comparing the effect of the inpainted images with different structure, conclusion can be drawn that the optimal priority should be chosen properly for different images with different structures.     

基于紧支径向基函数内插的图像修复算法

该文提出一种基于紧支径向基函数插值的图像修复算法,该算法将图像看成残缺的三维散乱点集,将图像修复问题转化为三维数据的曲面重建问题。采用径向基函数曲面重建的方法构造出逼近三维点集的隐函数曲面,实现对残缺部分的插值,并对重构曲面采样得到残缺部分的像素值。紧支径向基函数可使求解权系数的线性系统的系数矩阵具有稀疏带状结构,从而降低算法的复杂度。实验结果表明,该算法是一种实用对图像修复算法,可得到良好的修复效果。     

Orthogonal-directional forward diffusion image inpainting and denoising model

In this paper, an orthogonal-directional forward diffusion Partial Differential Equation （PDE） image inpainting and denoising model which processes image based on variation problem is proposed. The novel model restores the damaged information and smoothes the noise in image simultaneously. The model is morphological invariant which processes image based on the geometrical property. The regularization item of it diffuses along and cross the isophote, and then the known image information is transported into the target region through two orthogonal directions. The cross isophote diffusion part is the TV （Total Variation） equation and the along isophote diffusion part is the inviscid Helmholtz vorticity equation. The equivalence between the Helmholtz equation and the inpainting PDEs is proved. The model with the fidelity item which is used in the whole image domain denoises while preserving edges. So the novel model could inpaint and denoise simultaneously. Both theoretical analysis and experiments have verified the validity of the novel model proposed in this paper.     

空间差异度量约束的图像修复

针对传统算法在图像修复时选取最佳块匹配准则的单一性和随机性的问题,提出了一种空间差异度量约束的图像修复方法。该算法利用等照度线确定待修复块的优先级,根据空间差异度量约束的最佳块匹配准则搜索与该待修复块最匹配的样本块,采用最佳匹配块的信息更新优先级最高的待修复块的信息以修复其缺失像素信息。实验结果表明,与传统算法相比,所提算法能有效提高图像修复的主客观质量,对三种类型的信息缺失均取得了较好的修复效果。     

Image segmentation and inpainting using hierarchical level set and texture mapping

Image inpainting is an artistic procedure to recover a damaged painting or picture. We propose a novel approach for image inpainting by using the Mumford-Shah (MS) model and the level set method to estimate image structure of the damaged regions. This approach has been successfully used in image segmentation problem. Compared to some other inpainting methods, the MS model approach detects and preserves edges in the inpainting areas. We propose a fast and efficient algorithm that achieves both inpainting and segmentation. In previous works on the MS model, only one or two level set functions are used to segment an image. While this approach works well on simple cases, detailed edges cannot be detected in complicated image structures. Although multi-level set functions can be used to segment an image into many regions, the traditional approach causes extensive computations and the solutions depend on the location of initial curves. Our proposed approach utilizes faster hierarchical level set method and guarantees convergence independent of initial conditions. Because we detect both the main structure and the detailed edges, our approach preserves edges in the inpainting area. Also, exemplar-based approach for filling textured regions is employed. Experimental results demonstrate the advantage of our method.