數(shù)字圖像和視頻修復(fù)理論及其算法研究.pdf

1、數(shù)字修復(fù)理論與算法是近年來(lái)數(shù)字媒體領(lǐng)域倍受關(guān)注的研究熱點(diǎn)。數(shù)字修復(fù)技術(shù)通過(guò)適當(dāng)?shù)乃惴ü烙?jì)并填充圖像指定區(qū)域內(nèi)的缺損數(shù)據(jù)。本文主要圍繞靜態(tài)圖像以及動(dòng)態(tài)視頻圖像序列內(nèi)指定區(qū)域的修復(fù)問(wèn)題展開(kāi)研究。 1.在靜態(tài)圖像修復(fù)研究方面，本文概括了現(xiàn)有的圖像修復(fù)理論與算法，對(duì)其中幾種經(jīng)典算法進(jìn)行了詳細(xì)的分析與比較，提出了一種新的基于紋理合成的圖像修復(fù)算法。該算法不僅加快了修復(fù)速度，而且改善了算法的修復(fù)效果，提高了算法的魯棒性，減少了誤匹配及誤差擴(kuò)

2、散的問(wèn)題，尤其在針對(duì)較大尺度的區(qū)域進(jìn)行修復(fù)時(shí)效果更為明顯。其中：(1)提出了新的優(yōu)先權(quán)計(jì)算方法。它通過(guò)引入全局梯度閾值，并對(duì)信心因子和數(shù)據(jù)因子規(guī)則化，使梯度較高的圖像邊緣得到優(yōu)先修復(fù)，同時(shí)又保證了信心因子較高而梯度較弱區(qū)域的修復(fù)優(yōu)先權(quán)。(2)提出了新的樣例圖像塊搜索策略。通過(guò)利用當(dāng)前待修復(fù)圖像塊內(nèi)的已知像素信息，預(yù)測(cè)修復(fù)后圖像塊的統(tǒng)計(jì)屬性，篩選滿(mǎn)足限制條件的待匹配的圖像塊計(jì)算其匹配代價(jià)。并通過(guò)引入雙射因子，改進(jìn)了匹配代價(jià)函數(shù)，解決了修復(fù)

3、結(jié)果中部分圖像細(xì)節(jié)重復(fù)出現(xiàn)造成的不自然問(wèn)題。 2.在視頻圖像序列修復(fù)方面，本文提出了一種基于時(shí)間相關(guān)性的視頻修復(fù)算法。其基本思想是利用時(shí)間鄰域窗口內(nèi)的圖像信息修復(fù)當(dāng)前幀內(nèi)的未知像素。該算法優(yōu)點(diǎn)是不限制攝像機(jī)的運(yùn)動(dòng)，不需要專(zhuān)門(mén)的視頻前景-背景提取，便于對(duì)運(yùn)動(dòng)較為復(fù)雜的視頻進(jìn)行修復(fù)處理。(1)研究了視頻全局運(yùn)動(dòng)模型及其參數(shù)優(yōu)化估計(jì)的方法。提出了在自適應(yīng)的快速塊匹配或Harris角點(diǎn)匹配的基礎(chǔ)上，通過(guò)運(yùn)動(dòng)矢量直方圖和最大類(lèi)間方差兩種方

4、法剔除外點(diǎn)后，利用牛頓-拉夫遜方法進(jìn)行迭代求解的全局運(yùn)動(dòng)估計(jì)方法。(2)提出了在當(dāng)前時(shí)間窗口內(nèi)圖像幀對(duì)齊操作的基礎(chǔ)上，對(duì)當(dāng)前幀中受損像素進(jìn)行視頻前景-背景標(biāo)記，并分別修復(fù)的算法。該算法通過(guò)Poisson方程對(duì)未知像素進(jìn)行預(yù)先填充，并在多分辨率Lucas-Kanade光流分析的基礎(chǔ)上，對(duì)受損前景像素的局部運(yùn)動(dòng)矢量進(jìn)行估計(jì)。與其它視頻修復(fù)算法相比，該算法通過(guò)在當(dāng)前時(shí)間窗口內(nèi)進(jìn)行色彩調(diào)整，使鄰域圖像幀與當(dāng)前圖像幀的色彩一致，從而解決了視頻幀間