基于统计及结构稀疏特性的图像修复算法

目前普遍使用的基于等照度线的优先权图像修复算法,不能快速准确地确定待修复图像的结构位置。提出利用破损区域边缘图像块的灰度均值直方图,快速准确定位结构点的位置,优先修复结构区域后,实现纹理区域修复,获得很好的修复结果。该算法与传统算法相比,不必计算每个边缘图像块的优先级,直接利用统计信息获得结构点的位置,比传统算法更准确获取结构点位置。算法的计算效率和修复效果都有了很大提升。     

连续性约束下基于样例的图像修复算法*

为了提高图像修复效果,提出了一种连续性约束下基于样例的图像修复模型。通过建立能量函数,引入一种新的偏微分方程约束,优化了修复顺序,能够克服传统的基于样例的修复算法在结构性较强的图像修复过程中造成的结构断接现象,在修复纹理的同时很好的保持了结构。实验表明,该算法可以更好的修复大尺度缺损的图像。     

基于统计特征的图像修复

在基于样图图像修复思想的基础上,从填充顺序和匹配准则两个方面进行改进,提出了一种图像修复方法。优先级函数加入了面片梯度信息和方差信息,使得填充顺序能够正确地修复结构和纹理信息。匹配准则采用自定义的颜色特征函数和统计特征函数对相似片进行两重匹配,取最优匹配块填充。一系列的修复实例证明该方法的有效性和鲁棒性。     

基于先验置信传播的图像修复改进算法

先验置信传播(priority-BP)算法很难在实际中达到实时处理的要求,计算效率也有很大的提升空间。针对先验BP算法在图像修复上的应用,改进算法主要在信息传递以及标签搜索方面提出改进措施。在信息传递方面,改进的算法在初次迭代前利用图像的稀疏表示,快速更新目标区域的初始图像信息,为首次迭代提供更为准确的先验值,加速信息传递的收敛速度,并提高标签裁减和传递消息的准确度;在搜索策略方面,改进的先验BP算法舍弃了单一的全局搜索方法,在全局搜索中结合局部搜索方式,提高了标签集的组建效率。最后,将改进算法用于实例验证,待修复图像尺寸越大,改进算法优势越明显,即使在较小的图像尺寸(120×126)下,改进算法修复效果的峰值信噪比(PSNR)相对原算法平均提高了1.1 dB, 修复时间减少了接近1.2 s。实例验证结果表明该算法不但可以有效地提高图像修复的精度,而且提高了图像修复的效率。     

基于语义先验和双通道特征提取的图像修复

针对现有的图像修复算法重建结果存在的局部结构不连通、细节还原不准确等问题,提出了一种基于语义先验和双通道特征提取的图像修复算法（semantic prior and dual channel extraction,SPDCE）。该算法利用语义先验网络学习缺失区域的语义信息和上下文知识,对缺失区域进行预测,增强了生成图像的局部一致性;然后通过双通道特征提取网络充分挖掘图像信息,提升了对纹理细节的感知和利用能力;再使用上下文特征调整模块在多个尺度上捕获并编码丰富的语义特征,从而生成更真实的图像视图和更精细的纹理细节。在CelebA-HQ和Places2数据集上进行实验验证,结果表明,SPDCE算法与常用算法相比,峰值信号比（peak signal-to-noise ratio,PSNR）和结构相似性（structural similarity,SSIM）分别提升1.6~1.73 dB和3.1%~9.9%,L1 loss下降15.2%~27.8%。实验证明所提算法修复后的图像具有更合理的结构和更丰富的细节,图像修复效果更优。     

基于塔形信息的空间约束FCM图像分割算法

为使传统模糊C均值(FCM)算法更加适用于图像分割,提出一种基于塔形信息的空间约束图像分割算法。引入塔形结构减少运算时间,并将其用于求解隶属度,在FCM算法的目标函数中,添加不含任何参数的约束项,以约束像素邻域空间信息。实验结果表明,该算法能保留图像的细节信息,提高图像的分割质量。     

基于两幅模糊与噪声图像的图像交替修复算法

针对一幅模糊图像和一幅噪声图像的图像修复问题,提出了一种结合TV-L~1模型与TV模型的新交替修复算法.该算法首先利用TV-L~1模型对噪声图像进行去噪;然后利用TV模型,把去噪结果作为迭代初始值,对于模糊图像去模糊;最后,把去模糊结果作为迭代初始值,再利用TV-L~1模型对噪声图像进行去噪……,如此交替进行.实验效果表明,该新算法不仅继承了TV-L~1模型与TV模型能保持轮廓和细节的优点,同时也有效地克服了这两种模型会降低对比度和出现"重影"的缺点.     

基于非凸低秩约束的图像修复方法

受传输干扰或存储不当等因素的影响,现实应用中获取的某些图像通常会存在像素缺失现象,这给图像的后续分析与处理带来了一定影响.解决该问题的常用方法是对图像进行低秩修复.利用低秩特性进行修复的方法大多以秩函数建模,由于矩阵秩函数是非凸离散的,该模型的求解是一个NP难问题,所以通常利用核范数对矩阵的秩进行凸松弛.但是,基于核范...     

基于修复顺序的图像修复算法

提出一个用于图像修复的算法。首先计算修复前沿每个待修复小片的优先级,然后优先修复具有最高优先级的小片。优先级计算方法能体现每个小片具有的结构信息以及已有颜色的可信度,使得基于小片的纹理综合方法有序进行,同时修复目标区域中的纹理和结构信息。用户选择一个目标区域后,算法就根据选择区域周围的信息自动地修复目标区域。实验证明该算法不仅快速且修复的效果非常好,且目标区域较大时也能达到很好效果。     

基于CDD模型的快速图像修复算法

为对图像的缺损部分进行快速自动修复,提出了一种基于曲率驱动修复模型的快速图像修复算法.曲率驱动修复模型由于引入了曲率项,使其偏微分方程为高阶,修复时需要数值求解偏微分方程,大量迭代运算导致修复速度非常缓慢.为加快修复速度.算法将模型的偏微分方程数值化,进一步改造成加权平均形式,利用邻近已知像素直接合成损坏像素,加权系数由曲率和梯度共同确定,使修复按照图像等照度线方向进行,在曲率大的地方将等照度线拉伸,同时由待修复点邻域内已知像素的梯度方差确定修复次序.实验结果表明,显著减小了运算时间,一定程度满足"连接性准则",并且对于较小破损区域修复效果好于曲率驱动修复模型.     

基于改进Criminisi算法的图像修复

针对Criminisi算法难以获得理想的修复效果,且存在修复时间过长等缺陷,提出一种改进Criminisi算法的图像修复算法。改进优先权计算方式找到最优待修复块,完善最优匹配块搜索策略,找到最优匹配块,采用新的置信值更新方式以获得更为理想修复效果,通过仿真实验测试算法性能,结果表明,相较于Criminisi算法,改进Criminisi算法不仅获得了较理想的图像修复效果,而且大幅度减少了修复时间,提高了图像修复的效果。     

基于非降采样轮廓波变换的图像修复算法

多尺度分析技术已经广泛应用于数字图像处理领域,较大破损区域的图像修复成为图像修复的一个热点和难点。针对该问题,结合多分辨率分析原理与传统的样本块图像修复技术,提出了一种基于非降采样轮廓波变换的图像修复算法。该算法利用非降采样轮廓波变换把图像分解成低频部分和高频部分,并对图像分解后不同频率的部分分别予以修复。其中,图像的低频成分采用改进的纹理合成的方法进行修复。因为图像经过非降采样轮廓波变换后,低频分量与高频分量之间对应位置的信息之间具有一致性的特点,所以在修复低频成分的同时实现其他高频分量对应位置信息的修复。最后通过非降采样轮廓波重构过程完成纹理图像的修复。一般图像修复方法的参数选取以图像的修复效果最佳为宜,给出一个反例进行分析论证。实验发现,所提算法所修复图像的结构相似性测度与经典Criminisi算法和小波修复算法相差不大,但是峰值信噪比（PSNR）测度依据不同图像的纹理结构的特点与破损区域的不同位置特点而不同。仿真实验表明,所提方法很好地推广了非降采样轮廓波变换在图像修复中的应用,并且在修复大区域破损图像时能够获得较好的修复效果。     

参照四邻域裁剪样本的图像修复算法

针对结构纹理信息较复杂、破损尺度较大的图像修复问题,提出一种既能保持图像特征又能提高修复速度的参照四邻域裁剪样本的修复算法,将图像修复问题转化为最佳样本的检索过程。首先,提取图像结构信息,并对图像进行区域划分以缩小样本的裁剪与检索范围;其次,为了改进离差平方和（SSD）方法对块的结构信息匹配的忽视,在像素块匹配计算中引入结构对称匹配约束,有效避免了误匹配,提高了图像块匹配精度及样本搜索效率;然后,通过引入结构因子和置信度,结合传统的优先权计算,得到突出结构作用的优先级公式;最后,利用目标块与四邻域块间的重叠区域计算四邻域参照优先级,并根据四邻域提供的可靠参照信息,依据改进的块匹配方法裁剪样本集并检索最佳样本块,直至所有目标块都检索匹配到最佳样本,完成修复。实验结果表明,该算法可以很好地解决纹理模糊和结构错位等问题,在提高图像修复速度的同时,所提算法修复效果的峰值信噪比（PSNR）比其他对比算法平均提高了0.5~1 dB,使得修复后的图像更好地满足视觉连通性,同时能高效地修复一般区域,具有更好的普适性。     

基于双十字曲率驱动扩散模型的图像修复算法

当前各种基于曲率驱动扩散(CDD)模型的图像修复算法在修复待修复点时均只利用了其邻域中的4个点的参考信息,使修复后的图像边缘过渡不自然且修复精度不够高。针对以上问题,提出了基于双十字CDD的图像修复算法。该算法在充分利用原始CDD算法中4个邻域点的参考信息得到待修复点的修复像素值的基础上,再利用新引入的4个点的参考信息得到一个新的修复像素值,并将这两个修复像素值进行加权平均得到最终的修复像素值。最后,将提出的算法和原始的CDD算法以及改进的CDD算法用于实例验证,其结果表明,新提出的算法在不增加算法时间复杂度的条件下,使得图像边缘过渡更加自然,修复精度得到了有效提高。     

基于非局部平均滤波和快速行进法图像修补算法 *

快速行进算法 ( FMM)与水平集法 ( level set)相结合进行曲线修补是一种高效的图像修补算法 ,但是这种算法在修补较大区域时会产生模糊。最近 , Buades等人提出了基于非局部平均滤波 ( non-local means)的去噪算法。受其启发 ,应用非局部平均滤波的思想进行图像修补 ,提出了一种新的基于非局部平均滤波和快速行进算法的 FMM-NL图像修补算法。实验结果表明 , FMM-NL图像修补算法针对具有较强纹理信息的图像能有效解决 FMM修补算法中的模糊问题。     

基于自适应模板的图像修复算法

当前基于纹理的图像修复算法中模板块的尺寸是固定的,这样,当模板块尺寸很小时,虽然修复的精度会提高,但是算法的时间复杂度会大幅增加;相反,当模板块尺寸很大时,虽然可以降低算法的时间复杂度,但会使算法的误修复率提升。针对以上问题,提出了基于自适应模板的图像修复算法,该算法能够根据当前模板块与尺寸扩大后模板块之间的灰度均值及方差的变化情况来自适应地扩大模板尺寸,同时,根据模板块与样本块之间的匹配情况自适应地缩小模板块。最后,将所提提出的算法用于实例验证,其结果表明所提算法不但可以有效地提高图像修复的精度,而且提高了图像修复的效率     

一范数在图像修复中的应用

考虑到图像相邻像素具有相关性,修复后的图像能量应为最低状态。定义了复合向量的范数。利用改进的热传导模型进行图像修复。提出的算法既可用来有效地修复划痕,也可用于去除文字,还可以填充较大破损区域。     

破损区域分块划分的图像修复

目的： 提出一个算法,使计算机能够自动修复破损区域较大且结构信息较复杂的图像。 方法： 本研究通过模仿手工修复破损区域较大且结构信息较复杂的图像的方法,按如下2个步骤来修复图像：1) 破损区域的划分,首先,对各断裂边界线进行匹配配对。然后,将已配对的各断裂边界线进行直接连接,从而在破损区域内形成各个待修复块。2) 各块的修复,首先,采用BSCB算法中的传输方程和扩散方程将已选邻域信息迭代传输和扩散到各块破损区域,以修复完优先级最大的各个块。然后,判断是否有次优先级的待修复块,若有,则采用边界线删除算法删除部分冗余边界线,接着按相同方法修复次优先级的待修复块;若无,则修复完成。 结果： 基于以上图像修复步骤,提出了破损区域分块划分的图像修复算法。将提出的该算法和其它3个算法用于修复破损区域较大且结构信息较复杂的图像,其结果显示,该算法所修复图像的PSNR值平均提高1.49db,同时,所修复图像具有较好的视觉效果。 结论： 和其它3个算法相比,提出的破损区域分块划分的图像修复算法更适合于修复破损区域较大且结构信息较复杂的图像。     

基于冗余字典学习的图像修补算法

在稀疏表示理论研究的基础上,提出了基于不同冗余字典的图像修补算法。首先设计采用离散余弦变换或K-SVD算法获得冗余DCT字典、KSVDG全局字典及KSVDA自适应字典等三种不同的字典;然后分别基于上述三种不同的冗余字典,稀疏表示待处理图像;最终图像中缺损的部分将通过冗余字典和稀疏系数有效地表示出来。实验结果表明,提出的算法修补后的图像视觉效果好,并在峰值信噪比、特征相似度等主要图像质量评价指标上优于现有几种经典的图像修补方法。