《图像修复设计》word版

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1、摘要摘要随着计算机的普及和数字图像技术的广泛应用，数字图像处理技术已成为计算机视觉领域的一个研究热点。图像修复是图像处理的重要组成部分，是对图像中的受损区域进行信息填充的过程，其目的是恢复受损的图像，并使观察者无法察觉图像曾经缺损或已被修复。目前，图像修复算法根据待修复区域的大小，可以分为两类，即基于偏微分方程(PDE)的图像修复和基于纹理的图像修复。Bertalmio等人把偏微分方程引入了图像修复领域，其基本思想是根据物理学中信息扩散原理来完成受损区域的修复，当受损区域较小时，修复效果很好，没有任何修复痕迹，但当受损区域较大时，会出现模糊效应。因为这个缺点，基于纹理的图像修

2、复逐渐成为该领域的主流算法，吸引了众多学者进行研究，该类算法不论对受损区域较大还是较小时都能取得很好的效果。本文重点研究了Criminisi算法，在Criminisi算法的基础上，对模板大小、优先权计算方式、最佳匹配块的寻找等进行了改进。论文考虑模板边缘像素点的梯度信息，提出了自适应模板大小策略，以判断能否扩展，从而适应不同的纹理图像；同时对优先权的计算方式进行了改进，考虑了周边信息，引入相关项，同时为置信度、数据项和相关项分配相应权重，避免了单一乘法带来的缺陷；引入颜色直方图以改进最佳匹配块的寻找，颜色直方图定义了图像或图像中区域的颜色分布，并且颜色直方图具有旋转不变性和缩

3、放不变性等。通过两个模块间颜色直方图的相交距离，从整体上考虑两个模块的相似性，从而减少错误匹配的概率。最后通过对不同类型，包括纹理较丰富，结构较复杂，曲线较多的图片进行仿真实验，并与Criminisi算法和Sun等算法进行对比，说明了改进算法的有效性。关键词：Criminisi，纹理合成，优先权，颜色直方图摘要ABSTRACT4.AnoveltruncationspuriousfreeDDFSstructureandalgorithmisproposed.ByintroducingacomparatorandanadderintothetraditionalDDFSarchi

4、tecture,thesinelookuptablecanbecompressedwithoutsignificanthardwarechangeinthedesigntoeliminatethetruncationspurswithoutincreasingthesizeofthelookuptable.Keywords:frequencysynthesis,phasenoise,spurious,frequencyhopping57目录目录第一章绪论11.1研究背景与意义11.2国内外研究现状11.3本论文的结构安排1第二章数字图像修复算法及模型22.1图像的基础知识22

5、.2图像修复的问题描述22.3基于偏微分方程的图像修复22.3.1BSCB模型及原理22.3.2TV模型及原理22.3.3CDD模型及原理32.4基于纹理合成的图像修复22.4.1非参数采样纹理合成32.4.2基于块的纹理合成32.5本章小结4第三章基于纹理合成的改进算法53.1CRIMINISI算法的缺点53.2自适应大小的样本块53.3优先权计算方式的改进53.4模板匹配方式的改进53.4.1模板的局部搜索过程23.4.2SSD模板匹配方式的缺陷23.4.3基于图像特征的模板匹配33.5平滑过渡处理53.6本章小结5第四章实验结果及性能分析54.1实验环境及评价标准557

6、目录4.1.1实验环境说明24.1.2修复结果的评价标准24.2仿真实验结果说明及对比54.3本章小结5第五章总结与展望55.1论文总结55.2进一步研究工作5致谢6参考文献7攻硕期间取得的研究成果857第一章绪论第一章绪论1.1研究背景与意义图像修复技术，指用图像中的已知部分区域来填充修补图像中的受损区域，比如污点，裂缝等。广义上说，图像修复技术拥有十分悠久的历史，在中国，早在古代就已经有对书画文物、壁画等进行修复；在国外，图像修复早在欧洲文艺复兴时期就得到快速发展。由于历史和年代久远和保存不当等许多原因，许多珍贵的图片、文献、油画、雕塑等文物都出现了不同程度的破损，比如出

7、现了折痕、斑点，或者缺失了一部分等。基于这些原因，出现了对这些受损文物进行修复的工作，对于破损区域较小的部分，修复过程称之为图像润饰(retouching)，比如划痕、污点；对于破损区域较大的部分，修复过程称之为图像补全(completion)。然而不管是图像润饰还是图像补全，都需要人们手工进行操作，而且是在原有文物上直接进行，这需要修复工作者具有丰富的经验和专业的技术，一旦修复者因为各种不可预计的原因而有所失误都会对这些珍贵文物造成不可逆转的破坏，同时因为是手工进行修复，因而修复的时间和质量都有严重限