數(shù)字圖像修復技術及其在圖像壓縮中的應用.pdf

1、隨著社會各項技術的不斷發(fā)展，計算機視覺和數(shù)字圖像處理已經(jīng)滲透到人們生活和工作的方方面面。而數(shù)字圖像修復是計算機視覺和圖像處理領域的一個重要研究內(nèi)容，它在2000年舉辦的一次學術會議上首先被提出，現(xiàn)在已經(jīng)成為眾多研究人員研究的熱點話題。數(shù)字圖像修復技術應用廣泛，包括圖像壓縮、修復受損的文物字畫、移除標定的目標物體、制作影視特技等等。
　　 數(shù)字圖像修復是指利用已知區(qū)域，對圖像中有局部信息缺損的區(qū)域按照某種規(guī)則進行修復的一個過程，要

2、求修復后的信息缺損區(qū)域與原有已知區(qū)域之間的過渡盡可能自然，并盡量減少人工修復的痕跡，使圖像看起來自然。
　　 本文首先介紹了圖像修復技術的定義、研究意義及國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀，展示了這一技術廣闊的應用前景。然后分析了目前主要的兩種圖像修復技術:基于偏微分方程(PDE)的圖像修復技術和基于紋理合成的圖像修復技術。首先介紹偏微分方程作為一種數(shù)學分析工具在圖像處理中的應用，在此基礎上給出了三種經(jīng)典的修復模型:BSCB模型、TV模型以及CDD

3、模型，介紹了這三種模型的實現(xiàn)原理及其實驗結果。
　　 接下來研究了基于紋理合成的圖像修復，首先給出紋理合成技術的基礎理論知識，然后概括了現(xiàn)有的紋理合成技術類型。由Criminisi等人在此技術基礎上，提出的基于樣本塊的圖像修復算法是本文研究的重點內(nèi)容。首先研究了經(jīng)典Criminisi算法的詳細步驟，分析了算法的優(yōu)勢所在:簡單易于實現(xiàn)，并且能夠兼顧圖像的紋理和結構信息。本文還針對Criminisi算法的不足之處做出了相應改進，改進

4、的算法在優(yōu)先權以及匹配準則中增加了像素點的曲率信息，并設置邏輯標識矩陣，標識源區(qū)域樣本塊是否被使用過，對于源區(qū)域中使用過一次的樣本塊不再納入搜索范圍內(nèi)。實驗表明，改進的基于樣本塊的圖像修復算法不僅在時間上優(yōu)于Criminisi算法，在圖像修復質(zhì)量上也取得了更好的效果。最后本文將數(shù)字圖像修復技術應用在圖像壓縮中，給出一種集成圖像修復技術的壓縮系統(tǒng)。
　　 首先分析了圖像修復技術在圖像壓縮系統(tǒng)中應用的可行性，然后設計了一種將現(xiàn)有圖像

5、壓縮方法和改進基于樣本塊的圖像修復技術相結合的圖像編解碼系統(tǒng)，在分析系統(tǒng)原理框架基礎上，也對系統(tǒng)各功能模塊及其實現(xiàn)算法做了詳細分析。在該系統(tǒng)的編碼端，先提取圖像的邊緣，并將其擴展，得到原始圖像的邊緣擴充圖，根據(jù)邊緣擴充圖丟棄原始圖像平坦區(qū)域中易于修復的圖像塊，然后將處理后的圖像進行編解碼，最后對解碼后的不完整圖像，在邊緣擴充輔助信息的幫助下通過修復技術完成重建工作。實驗結果表明，本文設計的集成圖像修復技術的壓縮系統(tǒng)在保證圖像質(zhì)量的前提下