曲率驱动与边缘停止相结合的非纹理图像修复

根据等照度线曲率在图像表征中的重要意义,将曲率作为一个控制传导率的因素引入非线性扩散方程,提出将曲率驱动与边缘停止相结合的非线性扩散模型(C&E)应用于图像修复.该模型在实现热扩散的同时强调了保护小曲率和大梯度的重要性,具有能够连接等照度线和强化边缘的作用.针对这一模型进一步讨论了其函数构造方法及其半点显示数值实现方案.实验结果表明C&E模型较经典的Curvature-Driven Diffusions方程在短时间内能更好地修复非纹理图像.     

基于CDD模型的快速图像修复算法

为对图像的缺损部分进行快速自动修复,提出了一种基于曲率驱动修复模型的快速图像修复算法.曲率驱动修复模型由于引入了曲率项,使其偏微分方程为高阶,修复时需要数值求解偏微分方程,大量迭代运算导致修复速度非常缓慢.为加快修复速度.算法将模型的偏微分方程数值化,进一步改造成加权平均形式,利用邻近已知像素直接合成损坏像素,加权系数由曲率和梯度共同确定,使修复按照图像等照度线方向进行,在曲率大的地方将等照度线拉伸,同时由待修复点邻域内已知像素的梯度方差确定修复次序.实验结果表明,显著减小了运算时间,一定程度满足"连接性准则",并且对于较小破损区域修复效果好于曲率驱动修复模型.     

基于曲率驱动方向性热流的图像修复模型

提出一种曲率驱动的方向性热流图像修复模型。在该模型中,信息向待修复区域的扩散被看成是两个相互垂直的1D方向性热流的耦合,其中的扩散方向由图像的局部相关几何决定,而扩散强度是一个曲率相关的函数。实验结果表明,该模型不仅能够保证修复边缘的尖锐性还可以减少修复过程中虚假边缘的产生。     

偏微分方程约束的基于模块的图像修复模型

为了对大规模目标区域的图像进行修复,提出了一种既能保持线性特征和纹理信息,又能应用于大规模目标区域的基于模块的图像修复模型。该模型首先使用像素切向等照度线强度约束修复优先级,由于切向等照度线方程在图像边缘宽度约束下扩散,因此具有很好的线性特征保持性能。这种扩散具备形态学不变性,可修复自然场景图像;然后采用Euclidean距离计算模块相似度,并加入偏微分方程约束,使得线性特征位置的像素点在匹配中影响较大;使用散度约束下总体变分插值法对修复结果进行无接缝效应处理,使得最终修复结果平滑;最后扩展模型相似度函数,使目标区域可被修复为指定的纹理特征。理论和实验结果证明该模型在图像修复中是有效的。     

引入蛇模型的曲率驱动扩散图像修复方法

数字图像修复方法可以自动地修复数字图像中用户定义的污损区域。T.F.Chan等人提出的非纹理的曲率驱动扩散算法是基于偏微分方程的图像修复的代表算法之一。通过在该算法中应用蛇模型的图像增强项,提出了引入蛇模型的曲率驱动扩散图像修复方法,在热扩散过程中,拉动曲线向目标边界演化,达到修复污损图像中的断裂边缘的目的,从而较好保持图像的视觉连通性。实验结果表明,在迭代次数相同的条件下,可以比原始的曲率驱动扩散图像修复算法获得更好的修复效果。     

曲率驱动与边缘停止相结合的图像放大

基于非线性扩散在保留图像重要特征方面表现出的良好性能,提出将曲率作为一个控制传导率因素的曲率驱动与边缘停止相结合的非线性扩散模型(C&E模型)应用于图像放大。该模型在实现热扩散时不仅能够连接等照度线和强化边缘,而且强调保护小曲率和大梯度。针对这一模型进一步讨论了其应用于图像放大的初始化条件和数值实现方案。实验结果证明,具有曲率运动、边缘冲击特性和平滑去噪性能的CB-E模型较线性扩散方法能更好地放大图像。     

偏微分方程约束下基于动态大小模块的图像修复模型

提出一种保持图像线性特征和纹理信息、并能应用于存在较大规模缺失信息区域的图像修复模型.该模型根据图像局部纹理特征强度动态地选择匹配模块的大小,使用切向等照度线强度数据项约束修复顺序.几何特征作用下的切向等照度线偏微分方程在边缘宽度约束下扩散,具有很好的线性特征保持性能;它具有形态学不变性,可以真实地修复自然场景图像.根据基于模块的修复模型的特点,使用欧氏距离作为模块相似度测量函数.针对模型引起的模块接缝效应,使用散度约束下总体变分插值法对修复结果进行无接缝效应处理,使得最终结果平滑.理论和实验证明了该模型在图像修复中的有效性.     

基于曲率和中值滤波的快速推移图像修复方法

提出了一种结合中值滤波和基于曲率扩散的图像修复方法.中值滤波修复方法对于灰度值变化比较平缓的图像,修复效果从时间性能和视觉效果上均比较好,但对于灰度值变化比较剧烈的图像,效果不能令人满意.在结合了基于曲率扩散的修复方法之后,中值滤波的不足之处得到了改善.基于曲率扩散的修复方法考虑了图像本身的几何信息,在修复图像的几何特征上有较高的准确度.图像修复顺序由已知区域向未知区域扩散时经过各破损点的时间决定,用快速推移方法计算该时间.实验表明,该算法能高效、稳定地处理破损区域的图像信息.     

图像修复的CDD模型新算法

CDD图像修复模型是在TV模型的基础上引入曲率项来满足视觉的“连接性”原则. 考虑到该模型各参考点梯度模值大小的不同及扩散效率的不足,本文结合退化扩散模型提出了一种新的CDD模型图像修复算法. 该算法利用待修复区域像素点的梯度和等照度线的曲率信息来控制各参考点对破损区域的贡献值,并进一步作加权处理. 最后将该模型的偏微分方程离散化,给出了模型的数值实现方法. 实验结果表明该算法能保证图像边缘的视觉连通性,并在相同迭代次数的情况下,修复效果明显优于CDD算法,是一种有效的新方法.     

基于曲率和中值滤波的快速推移图像修复方法*

提出了一种结合中值滤波和基于曲率扩散的图像修复方法。中值滤波修复方法对于灰度值变化比较平缓的图像,修复效果从时间性能和视觉效果上均比较好,但对于灰度值变化比较剧烈的图像,效果不能令人满意。在结合了基于曲率扩散的修复方法之后,中值滤波的不足之处得到了改善。基于曲率扩散的修复方法考虑了图像本身的几何信息,在修复图像的几何特征上有较高的准确度。图像修复顺序由已知区域向未知区域扩散时经过各破损点的时间决定,用快速推移方法计算该时间。实验表明,该算法能高效、稳定地处理破损区域的图像信息。     

Fast local image inpainting based on the Allen–Cahn model

In this paper, we propose a fast local image inpainting algorithm based on the Allen–Cahn model. The proposed algorithm is applied only on the inpainting domain and has two features. The first feature is that the pixel values in the inpainting domain are obtained by curvature-driven diffusions and utilizing the image information from the outside of the inpainting region. The second feature is that the pixel values outside of the inpainting region are the same as those in the original input image since we do not compute the outside of the inpainting region. Thus the proposed method is computationally efficient. We split the governing equation into one linear equation and one nonlinear equation by using an operator splitting technique. The linear equation is discretized by using a fully implicit scheme and the nonlinear equation is solved analytically. We prove the unconditional stability of the proposed scheme. To demonstrate the robustness and accuracy of the proposed method, various numerical results on real and synthetic images are presented.     

基于结构张量的图像修复方法

针对传统各向异性扩散方程在修复图像时仅考虑梯度模的大小,且在修复彩色图像时易产生虚假边缘等缺陷,提出基于结构张量的图像修复方法。将结构张量作为各向异性扩散方程的扩散系数,实现在不同区域有不同的扩散方式。实验结果显示:该方法与整体变分(TV)和BSCB方法相比,提高了图像修复效果,有效地完成对于彩色图像的修复。     

基于方向场的指纹图像偏微分方程修补模型

提出一个用于指纹图像修复的新的偏微分方程(PDE)模型,该模型对指纹图像的缺损区域能进行有效的修补。通过分析比较现有的技术方案对指纹图像修补的不足:一般常见的图像修复模型由于缺乏方向场的几何信息,对于指纹图像,这些模型不能给出满意的修补结果;或者虽然引入了方向场的几何信息,但在具体修补时会出现将不同的脊线连到一起不同的错误结果。该模型采用方向场作为扩散方向,在扩散过程中灰度信息沿着表征脊线方向的局部固定方向传播到待修复区域中, 改进了一般PDE模型不能用于修复指纹图像的不足。数值实验结果表明在修复指纹图像时提出的模型优于一般的模型     

破损区域分块划分的图像修复

目的： 提出一个算法,使计算机能够自动修复破损区域较大且结构信息较复杂的图像。 方法： 本研究通过模仿手工修复破损区域较大且结构信息较复杂的图像的方法,按如下2个步骤来修复图像：1) 破损区域的划分,首先,对各断裂边界线进行匹配配对。然后,将已配对的各断裂边界线进行直接连接,从而在破损区域内形成各个待修复块。2) 各块的修复,首先,采用BSCB算法中的传输方程和扩散方程将已选邻域信息迭代传输和扩散到各块破损区域,以修复完优先级最大的各个块。然后,判断是否有次优先级的待修复块,若有,则采用边界线删除算法删除部分冗余边界线,接着按相同方法修复次优先级的待修复块;若无,则修复完成。 结果： 基于以上图像修复步骤,提出了破损区域分块划分的图像修复算法。将提出的该算法和其它3个算法用于修复破损区域较大且结构信息较复杂的图像,其结果显示,该算法所修复图像的PSNR值平均提高1.49db,同时,所修复图像具有较好的视觉效果。 结论： 和其它3个算法相比,提出的破损区域分块划分的图像修复算法更适合于修复破损区域较大且结构信息较复杂的图像。     

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。     

改进的TV模型图像修复算法

分析了基于整体变分(total variation,TV)模型的图像修复算法,TV模型修复算法只使用各向异性扩散,TV模型各向异性扩散仅向图像边缘方向扩散,容易在平滑区域引入阶梯效应.提出了一种改进的图像修复算法,该算法同时结合了各向同性和各向异性扩散,利用区域频率差异实现了在不同的区域使用不同的迭代方程,有效避免了原始算法引入的阶梯效应,同时在平滑区域提高了迭代效率.Matlab环境下的仿真结果表明,改进算法的修复效果和峰值信噪比的计算结果均明显优于原始算法.