一種使用HSI顏色空間的圖像修復(fù)技術(shù)的研究與應(yīng)用.pdf

1、隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)以及多媒體技術(shù)的發(fā)展，數(shù)字圖像處理技術(shù)得到了越來(lái)越多的重視。圖像修復(fù)技術(shù)是數(shù)字圖像處理的一個(gè)重要領(lǐng)域。圖像修復(fù)被定義為通過(guò)一定的算法，利用已知部分的圖像信息，對(duì)圖像中信息缺失的區(qū)域進(jìn)行填充的技術(shù)。其目標(biāo)是經(jīng)過(guò)修復(fù)的圖像能達(dá)到結(jié)構(gòu)連續(xù)、紋理合理、滿足人眼視覺感受的程度。隨著算法的發(fā)展，圖像修復(fù)技術(shù)的應(yīng)用愈發(fā)廣泛，其適用于文物的修復(fù)與研究、圖像中的目標(biāo)移除、場(chǎng)景生成、數(shù)據(jù)加密傳輸?shù)取?br>　　應(yīng)用比較廣泛的圖像修復(fù)技術(shù)有兩大

2、類，第一類為基于偏微分方程的修復(fù)算法，這類算法適用于破損區(qū)域較小的圖像修復(fù)，利用物理學(xué)的熱擴(kuò)散原理，將待修復(fù)區(qū)域周圍的已知信息逐像素地?cái)U(kuò)散到待修復(fù)區(qū)域內(nèi)。此類算法在進(jìn)行尺度較大破損區(qū)域的修復(fù)或和結(jié)構(gòu)信息豐富的圖像修復(fù)時(shí)會(huì)產(chǎn)生一定的模糊失真。針對(duì)這一類型的破損圖像，使用第二類——基于紋理合成的修復(fù)算法能夠得到較好的效果。此類算法以像素塊為單位，利用已知區(qū)域的圖像，使用紋理合成的技術(shù)在圖像破損區(qū)域中合成出符合視覺連續(xù)性的圖像紋理。這類算法由

3、Criminisi等人首先提出，使用等照度線作為驅(qū)動(dòng)，該方法的關(guān)鍵因素為修復(fù)優(yōu)先級(jí)的計(jì)算和合成紋理的樣本塊的選擇。此后對(duì)這類算法的改進(jìn)也大多從這兩個(gè)方面入手。
　　本文的主要貢獻(xiàn)體現(xiàn)在以下三個(gè)方面:
　　(1)本文以Criminisi算法為基礎(chǔ)，針對(duì)其修復(fù)優(yōu)先級(jí)計(jì)算的缺點(diǎn)，提出了在計(jì)算優(yōu)先權(quán)系數(shù)時(shí)使用HSI空間梯度代替灰度梯度的改進(jìn)，并考慮了這類梯度在待修復(fù)像素塊中的統(tǒng)計(jì)信息。針對(duì)其選擇紋理合成樣本塊的缺點(diǎn)，提出了利用圖像局

4、部一致性提高修復(fù)速度和利用圖像的同構(gòu)幾何變換提高修復(fù)質(zhì)量的改進(jìn)。本文對(duì)提出的改進(jìn)算法進(jìn)行了仿真實(shí)驗(yàn)，并與Criminisi算法、Wexler算法和Guillemot算法進(jìn)行了比較。
　　(2)本文提出一種改進(jìn)的平均雙尺度邊緣圖像結(jié)構(gòu)相似度(MDESSIM)，使用圖像降位和HSI空間變換等技術(shù)提取了更多的圖像結(jié)構(gòu)信息，對(duì)模糊失真造成的相似度損失進(jìn)行了正確的評(píng)價(jià)而抑制噪聲干擾，對(duì)破損修復(fù)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了量化評(píng)價(jià)。實(shí)驗(yàn)證明本文的算法更好

5、的擴(kuò)散了結(jié)構(gòu)信息，并在大尺度破損修復(fù)時(shí)抑制了模糊失真的擴(kuò)散，實(shí)驗(yàn)表明本文的算法有一定的先進(jìn)性。
　　(3)在本文的最后，對(duì)本文提出的圖像修復(fù)算法在視頻修復(fù)和圖像壓縮兩方面中的應(yīng)用進(jìn)行了研究。將圖像修復(fù)與運(yùn)動(dòng)目標(biāo)提取算法和固定背景全景建立等技術(shù)結(jié)合起來(lái)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)攝影機(jī)固定不動(dòng)或小幅規(guī)則運(yùn)動(dòng)的視頻進(jìn)行修復(fù)的目標(biāo)。將圖像修復(fù)算法與邊緣提取和圖像膨脹算法結(jié)合起來(lái)，并動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)膨脹因子的大小，實(shí)現(xiàn)了在保證圖像質(zhì)量的情況下對(duì)圖像進(jìn)行較大壓縮比的