紧密系数耦合非线性结构张量的图像修复算法

为了解决当前基于PDE技术的图像修复算法采取了各向同性扩散,且没有考虑到损坏区域周边参考点的影响,使其修复图像存在不连续边缘与纹理模糊,降低了其视觉质量等不足,本文设计了紧密度系数耦合非线性各向异性扩散结构张量的图像修复算法。基于完好像素点与受损点之间的距离,构造紧密度系数计算模型;基于 技术,将结构张量嵌入其中,构造新的扩散速度模型,使其只沿着等照度曲线方向扩散,将从损坏图像中提取的掩码信息传播至受损区域,完成图像修复。仿真结果显示：与基于PDE技术的图像修复机制相比,本文算法具有更佳的修复质量,较好地保持了图像细节信息,无模糊效应;且修复图像的PSNR值最高。     

拓扑梯度耦合多重最小修补路径的连续边缘图像修复算法

当前的图像修复算法都是利用非连续边缘的已知块信息来完成损坏区域的填充,造成图像模糊与视觉不连通;且修复路径都是随机确定,使其成本较高.对此,提出了拓扑梯度耦合多重最小路径快速行军的连续轮廓图像修复优化算法.引入拓扑梯度,检测出缺失区域的边缘轮廓;定义关键点择取规则,提取图像损坏区域的关键点,嵌入权重因子,建立权重距离函数,计算最小修补路径成本,并设计多重最小路径快速行军机制,提取出连续边缘,完成损坏区域填充.仿真结果显示,与其他图像修复算法相比,本文算法可检测出损坏区域的连续边缘轮廓;且该算法具有更好的修复视觉与效率.     

MCA分解的唐墓室壁画修复算法

壁画数字化修复工作极大降低了手工修复时带来的不可逆的风险。根据唐墓室壁画人工修复时先整体结构、后局部纹理的思路,提出一种基于形态学成分分析(morphological component analysis,MCA)分解的唐墓室壁画修复算法。首先结合唐墓室壁画的特点,采用改进的MCA方法进行图像分解,得到结构部分和纹理部分;然后根据图像分解后纹理和结构的复杂程度与稀疏程度,分别采用简化的全变分(total variation,TV)算法和K奇异值分解(K-singular value decomposition,K-SVD)算法进行修复。实验结果表明,该算法可兼顾纹理与结构的修复效果,唐墓室壁画中的裂缝现象的破损修复精度得到提高。     

基于像素中位扩散的大面积损坏图像修复机制

针对当前的图像修复算法在修复高对比度边缘和高频分量的大面积损坏图像时,存在明显的模糊效应与块效应等不足,提出基于像素中位扩散的大面积损坏图像修复机制。引入各向异性扩散模型,消除噪声对损坏图像修复边界等照度线的干扰;构造像素梯度模的斜率限制准则,以提高机制稳定性;嵌入加权因子,基于局部最大似然估计机制,设计基于像素中位扩散的图像修复模型,完成图像修复。最后借助仿真平台,测试了该机制性能。结果显示:与其他图像修复算法相比,在大面积损坏图像与高对比度边缘图像修复中,该机制具有更好的修复效果和更高的相似度,有效降低了模糊效应与块效应。     

基于均方差快速增强的图像修复算法

在分析几种关键图像修复算法的实现原理、适用性及其优劣的基础上,针对目前图像修复算法可能存在适用性有限、优化修复算法中存在的算法复杂度较高或者未考虑破损图像的结构信息的情况,提出了一种基于数据融合的加权均方差快速增强图像修复算法,并将其应用于壁画和自然图像的修复实验中。通过系统仿真实验证明,在修复强结构纹理自然图像和壁画时该方法能紧密结合图像结构信息进行有效地修复,同时,其适用性在原有的基础上有所提高。     

基于内容自适应的唐墓室壁画修复算法

为了解决基于样本图像修复算法时间复杂度高的缺点,结合唐墓室壁画的特点,提出了一种基于内容自适应的唐墓室壁画修复算法。该算法通过分析图像局部梯度变化将受损区域分为平坦区域和纹理区域,对于纹理区域采用改进的基于样本图像修复算法进行修复,而对平坦区域采用改进的基于快速行进算法（FMM）进行填充,最后提出自适应修补算法。实验结果表明,该算法在保证图像修复质量的同时提高了算法的效率。     

自适应样本块局部搜索算法对古代寺观壁画的修复

针对开化寺宋代寺观壁画存在的脱落病害侵蚀问题,在Criminisi算法的基础上,提出一种自适应样本块局部搜索(ASB-LS)的图像修复算法,实现了壁画脱落区域的虚拟修复.首先分析壁画的构图特征,引入结构张量,利用其特征值重新定义数据项,确保图像的结构信息可以准确传播;然后利用该数据项构成新的优先级函数,使得图像的填充顺序更合理;最后利用结构张量的平均相关性自适应选择样本块的大小,同时采用局部搜索策略提升匹配效率,有效地避免了修复后图像结构误传播和匹配块盲目搜索的问题.在VisualStudio2015环境下、采用开化寺宋代壁画进行仿真实验,与Criminisi算法和其他相关算法相比较,结果表明,提出的ASB-LS算法的修复效果较理想,主观视觉上有明显提升,更符合图像的构图特征;同时修复效率有较大提升,峰值信噪比最大提高了3.1 dB,平均提高了0.9 dB,为古代壁画的实际修复奠定了良好的基础.     

一种新的针对星空图像的模糊复原方法

在拍照过程中,针对相机和星空场景的相对运动而导致的图像模糊问题,提出一种新的针对星空图像的运动模糊复原算法。首先采用一种改进的细化算法得到星空图像的星点运动轨迹,从而提取出星空运动模糊图像的模糊核,然后基于Richardson-Lucy的复原算法对模糊图像进行复原。实验结果表明,本文提出的利用细化算法得到模糊核的方法复杂度低、耗时少且准确性高,对星空图像的运动模糊具有很好的复原效果。     

基于优先权改进算法的敦煌壁画复杂破损区域修复

为了修复复杂破损区域周边信息模糊不可信及数目较多的敦煌壁画,在充分考虑敦煌壁画自身信息复杂性、壁画修复视觉效果及其修复合理性易受像素修复顺序影响等因素的基础上,提出一种D-S证据理论数据融合方法对修复区域填充算法的优先权函数进行改进的图像修复算法.首先采用D-S证据理论将修复区域边缘目标块的信任因子和数据因子分别转化为基本概率赋值函数,然后对其进行数据融合得到一个新的优先权函数,最后对图像进行修复,得到修复效果较好的壁画.从视觉心理学角度对复杂破损敦煌壁画进行实验的结果表明,该算法是有效的,其克服了Criminisi算法及其改进算法不能很好地修复敦煌壁画的缺点,修复效果较其他改进算法有了显著提高.     

基于随机映射的快速图像修复算法

传统基于样本块的图像修复方法是在图像全局区域内循环搜索最优相似块,且结构传播过程易受置信因子影响,使得算法运算量大、时间长、效率低。针对以上问题,提出基于随机映射的修复算法。该算法采用随机映射的方法搜索与待修复区域在结构和纹理相似的样本区域,去除冗余的样本搜索空间;其次优化了基于置信因子和边缘信息的优先级计算方法,改进了最优相似块的计算方法,增强了图像结构传播的正确性。实验结果表明,该方法的修复速度比传统方法提高了5~10倍,且增强了图像修复效果。     

基于尺度空间的小波纹理描述算法的壁画修复

近年来,壁画的数字化修复技术得到了很大的发展,但是其主要算法在图像纹理方向的修复效果一般。为了解决这些问题,还原壁画的原有样貌,提出了一种简单快速的壁画修复算法。该算法在改进的Telea算法的基础上,根据图像纹理的多尺度特征性,利用小波纹理描述算法对壁画的纹理结构进行了修复处理,运用非局部梯度算子,通过计算待修复区域的像素点的非局部梯度值并依据曲率选取的全局最优方向进行扩散,达到壁画纹理修复的目的。实验结果表明了该算法的有效性。     

基于色彩聚类的图像修复

现有图像修复方式普遍存在结构错乱和修复区域边缘模糊的问题,这是由于修复过程中已知区域的结构信息未能得到充分利用,针对这一问题,本文提出了一种具有编解码结构的基于色彩聚类的图像修复算法,算法采用渐进式图像修复网络结构,将图像经过色彩聚类的结果作为输入,聚类算法处理后的图像更好保留了输入图像的结构特征,因此在后续图像纹理恢复过程中结构信息可以得到充分利用;同时,为进一步减少网络的计算开销,引入交叉注意力机制,从水平和垂直两个维度建模图像全局依赖性.实验结果表明,本文提出的图像修复算法可以有效缓解图像修复区域边缘模糊的现象,与几种主流图像修复算法相比,我们提出的图像修复算法可以在缺失区域较大的情况下产生更加真实的输出结果.     

唐墓室壁画裂缝的自动虚拟修复方法

裂缝是壁画中存在的一种常见的病害,为了去除壁画中的裂缝提出一种对壁画中裂缝进行自动虚拟修复的方法。对图像进行高帽变换提取裂缝信息,对变换后的图像进行阈值分割得到裂缝的二值图像。根据裂缝的颜色和结构信息利用基于连通域度量的方法去除虚假目标,实现自动识别和标注。利用基于样本的数字图像修复技术对壁画中裂缝进行自动修复,在修复中对样本区域进行重构大大缩短了修复的时间,提高了修复效率。实验仿真表明该方法能够有效去除壁画中影响人眼视觉的较大裂缝,能够实现对壁画中裂缝的自动虚拟修复。     

基于改进模糊参数估计的R-L运动图像复原算法研究

本文通过分析图像复原过程,提出了改进的在倒谱域中估计模糊参数的算法。首先,对运动模糊图像进行灰度变换计算,得到该图像的倒频谱后进行压缩运算和居中化的操作;其次,对得到的图像进行边缘检测运算、二值化处理;再次,再进行Radon变换,用来消除十字亮线引起的干扰信息,以正确估计模糊图像的模糊角度;然后,通过利用一阶差分自相关和倒谱三维图的峰值对称性,计算峰值并得到模糊尺度;最后,基于以上算法估计的模糊参数构造点扩散函数,使用Richardson-Lucy(R-L)算法对其进行多次迭代使运动模糊图像复原。实验表明,相比于其它算法,本文提出的算法不仅能够支持更大的模糊尺度估计范围,且在范围内运动模糊尺度的绝对误差在4个像素以内,运动模糊角度的绝对误差在0.17°以下。使用本文提出的改进的模糊参数估计的R-L算法,可以更快地迭代到最佳复原图像,获得细节清晰的图像。     

改进的块匹配五台山壁画修复算法

针对五台山壁画破损区域形状不规则、大小不均匀,采用Criminisi算法修复时易出现错误填充的问题,提出一种改进的块匹配五台山壁画数字化修复算法.首先在计算优先权,除置信度与数据项之外引入分散度项,确保信息最丰富的块被优先修复;然后结合图像块结构的整体性将协方差因子引入相似度计算中,以减少错误填充率.对五台山破损壁画进行数字化修复的实验结果表明,该算法较好地解决了Criminisi算法的错误填充问题.     

融合动态特征与注意力的敦煌壁画修复模型

敦煌壁画图像含有丰富的纹理和结构信息,在破损壁画修复过程中,容易忽略受损特征信息与完整特征信息之间的区别,从而误导修复过程生成不合理的壁画内容。针对该问题,提出一种融合动态特征选择和像素级通道注意力的壁画修复模型。设计基于U-Net的网络生成器,实现对破损图像的编码与解码操作;采用有效可迁移卷积模块,通过动态选择采样空间位置,实现对有效特征信息的灵活提取,采用区域综合归一化模块减少修复区域与完整区域的期望和方差的偏移,从而加强对有效特征信息的选择和利用;在解码层设计像素级通道注意力模块,在增强有效特征权重的同时使模型可从相隔较远的空间位置学习有效特征。在敦煌壁画数据集上的实验结果表明,该算法能够利用有效信息修复掩膜区域比例不一的不规则破损壁画图像,相比PConv、PRVS、DSNet算法,在峰值信噪比(PSNR)指标上平均提升0.502 d B,在结构相似性(SSIM)指标上平均提升1.384%。     

自然图像的无参考模糊检测与局部模糊区域分割

针对自然图像的模糊强度检测和局部模糊区域分割,提出一种无参考无训练的检测分割算法.首先对待测图像进行再模糊;然后对再模糊图像和待测图像逐点进行小邻域离散余弦变换,得到待测图像的模糊强度分布;最后结合K-Means聚类算法和形态学运算对图像的局部模糊区域进行分割提取.实验结果表明,采用文中算法得到的模糊强度分布图能够有效地检测和分割图像的清晰区域与模糊区域;与同类算法相比,对于不同模糊形式和不同复杂度的图像,该算法在查准率、查全率和F值等图像分割性能指标上表现较为优异,与人眼主观分割结果具有较高一致性,且该算法无需进行数据训练,具有较高的时间效率.     

结合边缘模糊的景深显著性在图像缩放中的研究

针对内容敏感图像缩放技术调整图像尺寸时会出现重要信息丢失、物体边缘扭曲、非显著区域结构信息不完整等问题,提出基于边缘模糊的景深显著性算法.根据心理学原理,引入非显著区域结构信息保持的概念.采用边缘模糊特性进行景深估算,通过学习得到模糊字典提出模糊景深描述子,并以模糊景深描述子辅助进行显著性计算;为了达到在图像缩放时保持结构均衡,通过改进传统的区域型显著计算,提出显著性边缘分布特征,能够在保持显著信息、边缘完整的同时,有效减少结构信息的丢失或损坏,使缩放后的图像更符合人们的视觉体验.通过与经典算法和最新算法的对比实验,验证了文中算法的有效性.     

增强一致性生成对抗网络在壁画修复上的应用

针对古代壁画由于历史风化出现不同程度起甲、脱落等问题,提出一种增强一致性生成对抗网络的算法修补壁画缺失区域.该算法以生成对抗网络为框架,首先在卷积层提取深层的图像特征信息,经过反卷积将特征映射到原图像大小的图像空间,并输出修复的图像;然后在判别网络中使用全局判别网络和局部判别网络,增强已修复壁画图像的在整体和补全区域表现的一致性;最后在生成网络中引入空洞卷积增大卷积核感受野,增加网络层数并加入残差模块来获取更丰富的图像特征,卷积层使用批标准化加快建模周期等在细节方面对网络进一步优化,判别网络中也增加了网络的层数,使得判别模型具有了更好的泛化能力.采用的自制数据集进行实验,与现有几种壁画修复算法对比的结果表明,该算法的PSNR值平均提高2～5 dB, SSIM值增加0.02～0.07,较好地完成了在纹理结构强、缺失区域较大的壁画图像上的修复,可应用于古代壁画数字修复工作.     

基于边缘特征和像素结构相似度的图像修复算法

针对Criminisi算法的块匹配准则仅采取单一颜色判断因子导致无法合理选择最佳样本块,且其在修复过程中使用单一修复模板易出现填充裂纹和错误像素的问题,提出基于边缘特征和像素结构相似度的图像修复算法.首先提出一种局部特征与边缘纹理分辨相结合的分段修复算法以增强边缘纹理分辨能力;其次采用样本相似度和信息熵相似度确定最佳样本块集合,并依据颜色和特征项的欧氏几何距离及结构相似性确立块匹配准则;再通过基于信息熵的自适应修复模板解决Criminisi算法的填充裂纹和错误像素问题;最后引入果蝇优化算法以减少图像修复时间.实验结果证明,对于不同的图像,文中算法能取得较为满意的修复效果和修复效率.