基于surfacelet稀疏重构的视频修复

为提高视频竖线、划痕、文字等破损的修复质量,提出一种基于Surfacelet稀疏重构的视频修复算法。Surfacelet变换的具有多尺度、多方向且高效树状结构的三维稀疏变换特性,能有效捕捉视频中的奇异曲面。算法首先基于Surfacelet变换域构造破损视频信号的稀疏性全局优化的目标函数,然后采用松弛算法求解该目标函数来实现对破损视频的修复。该算法不需要复杂的分割、边缘检测等预处理,能提高视频的纹理和结构信息的修复效果。实验仿真结果表明本文算法的视频修复质量优于现有视频修复算法。     

基于三层稀疏表示的图像修复算法

利用单一字典修复包含多种结构成分的复杂图像的效果不太理想,针对该问题,提出一种基于三层稀疏表示的图像修复算法。该算法利用离散平稳小波、曲波和波原子稀疏来表示图像的光滑、边缘和纹理部分,采用块坐标松弛算法求解对应的稀疏优化问题实现图像修复。实验结果表明,该算法可以修复包含多种结构成分的图像,有效提高图像的修复质量。     

基于Criminisi的结构组稀疏表示图像修复算法

结构组稀疏表示(structural group sparse representation,SGSR)算法对结构组的估计值进行奇异值分解得到字典,然后用Split Bregman Iteration算法求解优化模型得到稀疏解,最后借助字典和稀疏解来修复图像。该算法在一定程度上解决了传统稀疏表示算法忽略图像块之间相似性导致重构图像的结构和纹理不够自然的问题。但该算法中,结构组的估计值采用双线性插值算法得到,因此对块状缺失图像的修复效果一般。为了更准确地计算结构组的估计值,提出用Criminisi算法代替双线性插值算法,并由此时的估计值生成更合理的字典和稀疏解,得到重构的结构组,进而更准确地修复图像。实验数据表明,与SGSR算法相比,所提出的算法在峰值信噪比和相似结构性指数上分别平均提高了2.66 dB和0.0017,且在结构和纹理上取得了更自然的主观视觉效果。     

Total Variation Wavelet Inpainting

We consider the problem of filling in missing or damaged wavelet coefficients due to lossy image transmission or communication. The task is closely related to classical inpainting problems, but also remarkably differs in that the inpainting regions are in the wavelet domain. New challenges include that the resulting inpainting regions in the pixel domain are usually not geometrically well defined, as well as that degradation is often spatially inhomogeneous. We propose two related variational models to meet such challenges, which combine the total variation (TV) minimization technique with wavelet representations. The associated Euler-Lagrange equations lead to nonlinear partial differential equations (PDE’s) in the wavelet domain, and proper numerical algorithms and schemes are designed to handle their computation. The proposed models can have effective and automatic control over geometric features of the inpainted images including sharp edges, even in the presence of substantial loss of wavelet coefficients, including in the low frequencies. Existence and uniqueness of the optimal inpaintings are also carefully investigated. Research supported in part by grants ONR-N00014-03-1-0888, NSF DMS-9973341, DMS-0202565 and DMS-0410062, and NIH contract P 20 MH65166.     

一种基于稀疏分解的图像修复算法设计

分析数字图像信号的稀疏特征,引入基于稀疏表示的图像修复是一种新颖的图像修复方法,充分结合现有的图像修复技术的研究成果,给出图像的稀疏表示模型及应用时的约束条件,提出面向图像修复的稀疏模型和常见参数选择,并利用Split Bregman进行了数值求解。该算法具有计算简单,易于实现,光滑性和结构信息等图像的基本特征刻画满足应用要求,可广泛应用于图像去噪,退化图像复原等应用,实验结果表明,本算法修复结果信噪比低,视觉效果优于同类方法。     

基于稀疏分解的图像修复方法

提出将冗余离散小波变换(RDWT)和波原子变换(WAT)作为字典对应用于图像稀疏形态成分分解,获得图像的结构与纹理;然后针对结构和纹理所具有的不同形态学特征,对结构采用具有曲率驱动、边缘强化和平滑去噪性能的CDD模型修复,对纹理采用基于样例的Criminisi纹理合成方法修复;最后合成获得修复结果。实验结果表明,该修复方法能够获得强且光顺的边缘,纹理清晰完整,相比于传统方法具有更好的修复结果。     

一种自适应组稀疏表示的图像修复方法

针对组稀疏表示图像修复方法采用固定大小的图像块,致使修复结果中存在纹理和结构清晰性较差的问题,提出一种基于自适应组稀疏表示的图像修复方法。由于自然图像中纹理和结构信息不同,为了与原方法固定图像块大小的组结构作区分,首先提出一种自适应选取样本图像块大小的方法来构造自适应的组结构;然后以组为单位对其进行奇异值分解,获得该图像块组的自适应学习字典,并利用分裂伯格曼迭代(Split Bregman Iteration)算法求解目标代价函数;最后通过调整组中的图像块数量和迭代次数对每个组的自适应字典和稀疏编码系数进行更新,以获取较好的修复效果。实验结果表明,该方法不仅在峰值信噪比和特征相似性度量上有所提高,同时也提高了修复效率。     

改进的规范化卷积图像修复算法

规范化卷积算法可用来处理离散、孤立丢失数据的修复,但针对大量数据连续缺失的图像修复效果不佳,为此设计了像素的邻域滤波器,提出一种改进的基于规范化卷积的图像修复算法.首先设定由待修复区域边界向区域内部逐步扩散的修复顺序;然后为每个待修复像素关联一个置信度,并根据修复的先后顺序从高到低进行赋值,即最后修复的像素置信度取值最小;最后根据像素值和置信度进行插值,修复缺失的图像信息.实验结果表明,该算法是一种实用的图像修复算法,可实现图像连续块状区域信息丢失的修复,并可得到良好的修复效果.     

结合网函数插值与TV模型的图像修复算法

TV（Total Variation）模型用于图像修复时没有考虑缺损区域的方向信息,并且存在收敛速度缓慢以及修复质量较低等问题.针对图像上方向特征明显的条状缺损区域,提出带方向的TV图像修复算法（ADTV）.该算法分别针对4种方向（0度、45度、90度、135度）对TV算法离散格式进行改进,并引入方向判断,将缺损区域归类到此4种方向进行修复.实验结果表明,该算法充分利用了条状缺损区域的方向信息,有效提高了图像修复质量.为提高修复效率,将网函数插值分别与TV算法、ADTV算法相结合提出Net-TV算法、Net-ADTV算法.实验结果表明,结合算法不但有效减少了迭代次数,降低了时间成本,加快了收敛速度,而且提高了图像修复效果.