圖像和視頻修復(fù)技術(shù)研究.pdf

1、圖像和視頻修復(fù)技術(shù)是近年來數(shù)字媒體中倍受關(guān)注的熱點(diǎn)。修復(fù)技術(shù)的關(guān)鍵在于如何能夠修補(bǔ)圖像和視頻中的缺損，或者不留痕跡地移除某些部分。圖像和視頻修復(fù)技術(shù)在古籍修護(hù)、多媒體處理、計(jì)算機(jī)動(dòng)畫等多方面有著廣泛的應(yīng)用前景。 早期的修復(fù)研究多致力于靜態(tài)圖像的修復(fù)，近期有學(xué)者開始研究視頻的修復(fù)技術(shù)。視頻的修復(fù)較之靜態(tài)圖像修復(fù)，除了需要考慮空間上的信息外，更需注意利用時(shí)間上的信息。目前主要的視頻修復(fù)方法都建立在時(shí)空一致性的基礎(chǔ)上，但幾乎都局限于靜

2、止場(chǎng)景或攝像機(jī)平移時(shí)拍攝的場(chǎng)景，對(duì)于攝像機(jī)復(fù)雜運(yùn)動(dòng)下拍攝的視頻，尚無較好的修復(fù)方法。為此本文進(jìn)行了深入的研究。 現(xiàn)有視頻修復(fù)方法之所以局限在靜止場(chǎng)景或攝像機(jī)平移時(shí)拍攝的場(chǎng)景，是因?yàn)楝F(xiàn)有方法中要求物體在各幀中的位置和大小不變，至少要保證大小基本相同，這樣才可以利用不同幀中的信息進(jìn)行修復(fù)。本文針對(duì)這個(gè)要求，提出了一種結(jié)合運(yùn)動(dòng)估計(jì)的基于片取樣的視頻修復(fù)方法。通過將運(yùn)動(dòng)估計(jì)技術(shù)引入視頻修復(fù)的預(yù)處理階段，擺脫了物體必須在各幀中大小基本相同

3、的限制。 本文提出的視頻修復(fù)方法對(duì)攝像機(jī)復(fù)雜運(yùn)動(dòng)時(shí)拍攝的視頻的修復(fù)問題提出了有效的解決方法。首先使用改進(jìn)的三步搜索法獲得粗取樣的運(yùn)動(dòng)向量場(chǎng)，然后利用運(yùn)動(dòng)估計(jì)技術(shù)，對(duì)需要修復(fù)的視頻進(jìn)行全局運(yùn)動(dòng)估計(jì)，求得各幀之間的全局運(yùn)動(dòng)模型和相應(yīng)的參數(shù)。利用這些信息，將視頻分為前景和背景兩部分，分別進(jìn)行修復(fù)。修復(fù)前景使用了有優(yōu)先級(jí)的片采樣修復(fù)方法，修復(fù)過程以片為單位，同時(shí)綜合考慮等照度方向和可信度，按照優(yōu)先級(jí)順序填充未知區(qū)域。利用全局運(yùn)動(dòng)模型和相

4、應(yīng)參數(shù)，將各幀的前景信息變換到被修復(fù)幀的同一空間中，然后使用片匹配算法找到最適合的已知前景片，用來修復(fù)未知區(qū)域，同時(shí)將未知區(qū)域中被判定為背景的點(diǎn)設(shè)置為零優(yōu)先級(jí)，使前景修復(fù)的終止條件更容易判斷。在背景修復(fù)過程中，首先使用附近幀中對(duì)應(yīng)于當(dāng)前幀未知區(qū)域的已知背景來進(jìn)行修復(fù)，這又需要用到全局運(yùn)動(dòng)模型了。還有一些背景是在所有幀中都被遮擋或丟失的，只能使用類似于靜態(tài)圖片修復(fù)的方法來進(jìn)行修復(fù)。最終，視頻的修復(fù)工作就完成了。 經(jīng)過實(shí)驗(yàn)證明，本文

5、提出的方法適用于對(duì)攝像機(jī)平移、縮放、旋轉(zhuǎn)等復(fù)雜運(yùn)動(dòng)時(shí)拍攝的視頻進(jìn)行修復(fù)，且結(jié)果沒有明顯的修改痕跡、具有真實(shí)感，說明將運(yùn)動(dòng)估計(jì)技術(shù)引入視頻修復(fù)中是有效的，運(yùn)動(dòng)模型的加入使視頻修復(fù)工作更加準(zhǔn)確快速。 本文的創(chuàng)新點(diǎn)： 1. 針對(duì)現(xiàn)有方法的缺陷，提出了結(jié)合運(yùn)動(dòng)估計(jì)的基于片取樣的視頻修復(fù)方法，能夠較好地修復(fù)各種攝像機(jī)運(yùn)動(dòng)時(shí)拍攝的視頻。 2. 在運(yùn)動(dòng)估計(jì)的塊匹配算法中，對(duì)經(jīng)典的三步搜索法進(jìn)行了改進(jìn)，引入勢(shì)場(chǎng)，有效減輕了運(yùn)動(dòng)向