改进TVH1模型的图像修复方法

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1、第４８卷第２期哈尔滨工业大学学报Ｖｏｌ?４８Ｎｏ?２２０１６年２月ＪＯＵＲＮＡＬＯＦＨＡＲＢＩＮＩＮＳＴＩＴＵＴＥＯＦＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹＦｅｂ．２０１６ｄｏｉ：１０．１１９１８／ｊ．ｉｓｓｎ．０３６７⁃６２３４．２０１６．０２．０２９－１改进ＴＶ⁃Ｈ模型的图像修复方法何仕文，刘琳，张永强，杨剑哲，石大明，程丹松（哈尔滨工业大学计算机科学与技术学院，１５０００１哈尔滨）摘要：为改善现存图像修复算法在修复时存在的“灰度跳变”现象，同时降低运行复杂度，提出一种基于偏微分方程模型－１－１（称为Ｉｓｏｐｈｏｔｅ⁃ＴＶ⁃Ｈ模型）和改进Ｃｒｉｍｉｎｉｓｉ算法的数字图像修复算法．首先利用图像分

2、解模型（ＴＶ⁃Ｈ）获得缺损图像的结－１构部分和纹理部分；然后用Ｉｓｏｐｈｏｔｅ⁃ＴＶ⁃Ｈ模型和改进的Ｃｒｉｍｉｎｉｓｉ算法分别对缺损图像的结构部分和纹理部分进行修复；最后将修复后的结构部分和纹理部分进行叠加得到最终的修复结果．实验结果表明，本模型与ＴＶ模型相比，能够较好地修复缺损区域中的纹理信息；与Ｃｒｉｍｉｎｉｓｉ算法相比，本模型通过对相似度度量方法的改进，有效地抑制了图像修复过程中的误差传播，并利用局部搜索（图像局部相似性）来替代传统的穷尽搜索，进而提高算法的效率．同传统的基于图像分解的图像复原算法以及ＴＶ模型相比，本模型能解决“灰度跳变”问题，获得更好的修复结果．－１关键词

3、：全变分；ＴＶ⁃Ｈ；图像分解；图像修复；Ｃｒｉｍｉｎｉｓｉ算法中图分类号：ＴＰ３９１文献标志码：Ａ文章编号：０３６７－６２３４（２０１６）０２－０１６７－０６－１ＡｎｉｍｐｒｏｖｅｄｉｍａｇｅｉｎｐａｉｎｔｉｎｇｍｅｔｈｏｄｂａｓｅｄｏｎＴＶ⁃ＨｍｏｄｅｌＨＥＳｈｉｗｅｎ，ＬＩＵＬｉｎ，ＺＨＡＮＧＹｏｎｇｑｉａｎｇ，ＹＡＮＧＪｉａｎｚｈｅ，ＳＨＩＤａｍｉｎｇ，ＣＨＥＮＧＤａｎｓｏｎｇ（ＳｃｈｏｏｌｏｆＣｏｍｐｕｔｅｒＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ＨａｒｂｉｎＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，１５０００１Ｈａｒｂｉｎ，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎｔｅｎｓ

4、ｉｔｙｄｉｓｃｏｎｔｉｎｕｉｔｙａｎｄｈｉｇｈｃｏｍｐｕｔａｔｉｏｎａｌｃｏｍｐｌｅｘｉｔｙａｒｅｄｒａｗｂａｃｋｓｉｎｓｏｍｅｅｘｉｓｔｉｎｇｍｅｔｈｏｄｓｏｆ－１ｉｍａｇｅｉｎｐａｉｎｔｉｎｇ．Ｔｏｔａｃｋｌｅｔｈｅｓｅｐｒｏｂｌｅｍｓ，ａｍｅｔｈｏｄｂａｓｅｄｏｎＰＤＥｍｏｄｅｌ（Ｉｓｏｐｈｏｔｅ⁃ＴＶ⁃Ｈｍｏｄｅｌ）ａｎｄｉｍｐｒｏｖｅｄＣｒｉｍｉｎｉｓｉａｌｇｏｒｉｔｈｍｉｓｐｒｏｐｏｓｅｄｉｎｔｈｉｓｐａｐｅｒ．Ｆｉｒｓｔｌｙ，ｔｈｅｄａｍａｇｅｄｉｍａｇｅｉｓｄｅｃｏｍｐｏｓｅｄｉｎｔｏｃａｒｔｏｏｎａｎｄｔｅｘｔｕｒｅ－１－１ｗｉｔｈｔｈｅＴＶ⁃Ｈｍｏｄｅｌ．Ｓｅ

5、ｃｏｎｄｌｙ，ｔｈｅＩｓｏｐｈｏｔｅ⁃ＴＶ⁃ＨｍｏｄｅｌａｎｄｔｈｅｉｍｐｒｏｖｅｄＣｒｉｍｉｎｉｓｉａｌｇｏｒｉｔｈｍａｒｅｕｓｅｄｔｏｒｅｃｏｖｅｒｔｈｅｃａｒｔｏｏｎａｎｄｔｅｘｔｕｒｅｏｆｔｈｅｄａｍａｇｅｄｉｍａｇｅ，ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ．Ｆｉｎａｌｌｙｔｈｅｒｅｃｏｖｅｒｅｄｔｅｘｔｕｒｅｉｓｓｕｐｅｒｉｍｐｏｓｅｄｏｎｔｈｅｒｅｃｏｖｅｒｅｄｃａｒｔｏｏｎｔｏｇｅｔｔｈｅｒｅｓｕｌｔｉｍａｇｅ．Ｔｈｅｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｒｅｓｕｌｔｓｄｅｍｏｎｓｔｒａｔｅｔｈａｔｔｈｅｐｒｏｐｏｓｅｄｍｏｄｅｌｒｅｃｏｖｅｒｓｔｈｅｔｅｘｔｕｒｅｏｆｔｈｅｄａｍａｇｅｄｒｅ

6、ｇｉｏｎｂｅｔｔｅｒｔｈａｎｔｈｅＴＶｍｏｄｅｌ．ＣｏｍｐａｒｉｎｇｗｉｔｈＣｒｉｍｉｎｉｓｉａｌｇｏｒｉｔｈｍ，ｔｈｅｐｒｏｐｏｓｅｄｍｏｄｅｌｓｕｐｐｒｅｓｓｅｓｔｈｅｅｒｒｏｒｐｒｏｐａｇａｔｉｏｎｔｈｒｏｕｇｈｉｍｐｒｏｖｉｎｇｔｈｅｓｉｍｉｌａｒｉｔｙｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｍｅｔｈｏｄ，ａｓｗｅｌｌａｓｉｍｐｒｏｖｅｓｔｈｅｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙｂｙｅｍｐｌｏｙｉｎｇｔｈｅｌｏｃａｌｓｅａｒｃｈ．－１Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｔｏｔａｌｖａｒｉａｔｉｏｎ；ＴＶ⁃Ｈ；ｉｍａｇｅｄｅｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ；ｉｍａｇｅｉｎｐａｉｎｔｉｎｇ；ｃｒｉｍｉｎｉｓｉａｌｇｏｒｉｔｈｍ图像修复（

7、ｉｍａｇｅｉｎｐａｉｎｔｉｎｇ）是计算机图像处理何结构（ｇｅｏｍｅｔｒｙ⁃ｏｒｉｅｎｔｅｄ）的方法；另一类是基于纹中的一个热点问题，是利用当前图像中已知信息对理合成（ｔｅｘｔｕｒｅ⁃ｏｒｉｅｎｔｅｄ）的方法．其中基于几何结构图像中缺损部分按照某种约束实现“合理”填充，使的方法有文献［２］提出的基于扩散理论的ＢＳＣＢ模图像恢复完整．该技术主要应用于文物保护和修复、型，该方法是沿修复边界的等照度线方向来修复信图像／视频编码及传输、游戏设计和电影特效制作等息损失区域．此外文献［３－４］