强化边缘结构的分段自适应图像修复算法

针对基于样本的图像修复技术在修复井下煤岩图像时存在纹理过渡延伸和边缘结构不连续的问题,提出一种强化边缘结构的分段自适应图像修复算法,其在Criminisi算法中引入基于ISEF的数据项和等照度线曲率信息构成新的优先权函数,解决了修复顺序不当的问题;并利用局部方差特征与信息熵划分的区域类型自适应选择样本块大小,解决了边缘保持的问题。在常用测试图像与孟村煤矿的煤岩图像上进行了修复实验,相较于传统的Criminisi方法,该算法的平均PSNR分别提升了0.37 dB与1.33 dB,平均SSIM分别提升了0.002 3与0.002 7。实验结果表明,该算法对纹理结构信息复杂的图像具有较好的修复效果,为煤壁图像的修复奠定了基础。     

结构张量的改进Criminisi修复

目的 针对传统基于样本块的图像修复算法中仅利用图像的梯度信息和颜色信息来修复破损区域时,容易产生错误填充块的问题,本文在Criminisi算法的基础上,利用结构张量特性,提出了一种改进的基于结构张量的彩色图像修复算法。方法 首先利用结构张量的特征值定义新的数据项,以确保图像的结构信息能够更加准确地传播;然后利用该数据项构成新的优先权函数,使得图像的填充顺序更加精准;最后利用结构张量的平均相干性来自适应选择样本块大小,以克服结构不连续和错误延伸的缺点;同时在匹配准则中,利用结构张量特征值来增加约束条件,以减少错误匹配率。结果 实验结果表明,改进算法的修复效果较理想,在主观视觉上有明显的提升,其修复结果的峰值信噪比（PSNR）和结构相似度（SSIM）都有所提高;与传统Criminisi算法相比,其峰值信噪比提高了1~3 dB。结论 本文算法利用结构张量的特性实现了对不同结构特征的彩色破损图像的修复,对复杂的线性结构和纹理区域都有较理想的修复,有效地保持了图像边缘结构的平滑性,而且对大物体的移除和文字去除也有较好的修复效果。     

改进的Criminisi图像修复算法

图像修复是一种去除图像中多余物体并采用合理的纹理去填充待修复区域的技术。针对Criminisi等人提出的基于样本的图像修复算法,根据目标块中的结构信息与中心点梯度值的相关性,提出了一种新的优先权函数设计方法,以保持待修复区域的强连续性。为加快匹配效率,在确保要获取的匹配块在搜索范围内的同时,采用局部搜索匹配块的方法,相比Criminisi原算法中通过全局搜索得到匹配块的方式,速率更快。实验结果表明,该算法能获得更佳的修复效果。     

基于结构相关性的自适应图像修复

针对传统的Criminisi修复算法中优先函数计算的不足,以及修复后图像质量下降的问题,文中提出了一种基于结构相关性的自适应图像修复算法。首先,引入结构相关性,对优先权计算进行改进,增加优先权计算的可靠性;然后,自适应选择样本块大小,使修复更加准确并提高修复效率;最后,引入HSV颜色空间,根据样本的色度、亮度来搜寻最佳匹配块,减少修复误差,完成图像恢复。实验结果表明,所提算法在主观视觉上有明显提升,并且在峰值信噪比(PSNR)和结构相似度(SSIM)方面均有一定提高,修复效果明显,与传统的Criminisi修复算法相比,其峰值信噪比提高了1~3 dB,结构相似度更接近1。所提算法利用结构相关性和自适应选择样本块大小对彩色破损图像进行修复,优先权计算更加合理准确,修复效率有所提高,修复效果可视性更佳,有利于实际应用。     

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.     

区域自适应的图像修复算法

针对Criminisi等人提出的基于样本的图像修复算法使用穷尽搜索的方式寻找最优匹配像素块,以及采用固定大小的修复像素块进行修复时产生的错误匹配和信息延伸对图像修复质量的影响,根据像素点周围邻域信息对该像素点的决定作用和结构信息的重要性,提出一种区域搜索和自适应模板图像修复方法,以增强信息的局部协调性和边界信息的恢复能力,提高图像整体的修复效果。大量实验表明,改进算法在减少修复时间的同时,能较好地保持图像的结构,从而使修复结果达到更好的视觉效果。     

基于样本块的图像修复方法的改进

基于纹理合成的图像修复算法适合大面积信息缺损区域的修复。基于Criminisi算法,通过对数据项的重新定义,从结构和纹理上对图像进行修复。改进算法在搜索最佳样本块时,考虑到样本块所含已知像素点的信息量对寻找最佳样本块的影响,构造了包含信息量的最优搜索式;为了平滑置信因子更新导致的误差传播,定义了基于曲率的置信因子更新方程。基于上述构造,经多次实验,改进算法得到合适参数,避免了明显冗余像素点的产生并使得纹理连接处连贯。     

基于优先权改进和块划分的图像修复

目的 针对基于样本块的Criminisi图像修复算法易发生置信项迅速下降趋于零,使优先权计算公式失效,导致修复顺序错乱造成的修复效果失真问题,以及在搜索匹配块时存在的搜索范围过大,效率过低,易出现匹配到不符合视觉效果的纹理块问题,提出一种基于优先权改进和块划分的图像修复算法。方法 首先重新定义优先权中的置信项,用样本块中的棋盘距离替代原计算公式,保证优先权一直发挥作用,从而减少因修复顺序不合理造成的错误匹配;其次根据图像纹理信息将其自适应划分为不同大小的图像块,使待修复样本块只在具有相似特征的图像块区域内搜索匹配。结果 实验结果表明,新定义的优先权,保证了修复算法的正常进行,改善了修复图像的视觉效果;由图像自适应块划分引导匹配过程,可使匹配在更少的候选块中进行,提高了算法速度。将本文方法与3种全局搜索匹配方法和1种局部搜索匹配方法进行修复结果对比分析,本文方法的修复结果视觉完整性较好,而且修复时间小于其中3种算法。结论 通过改进Criminisi算法优先权中的置信项,避免因其趋于零导致的修复顺序错乱造成的错误累积情况的发生;同时通过改进待修复匹配块的搜索范围,对整幅图像进行自适应块划分,使搜索只在相似块中进行,不仅减少了时间,而且提高了匹配的准确性。本文方法对于自然图像中大面积目标物体移除方面有较好的应用,可获得较满意的修复效果。     

改进的Criminisi图像修复算法

针对Criminisi等人提出的基于样本的图像修复算法在确定匹配块大小时存在的一些不足,提出了一种改进的基于样本的图像修复算法。该算法根据样本的纹元大小确定其匹配块大小,使得匹配更为准确,并利用多级合成提高修复效果,弥补了Criminisi算法修复时出现的结构断裂缺陷。实验结果表明,该方法在修复强结构纹理图像时有很好的效果。     

基于局部平均灰度熵的快速图像修复算法

使用块拼贴的基于样本的图像修复算法运行时间主要取决于最佳样本块匹配步骤的执行效率。目前算法普遍采用全局搜索获取样本块,逐一与待修复块进行相似性比对,修复质量和修复效率依赖于采样区域的范围大小。为提高计算效率,提出一种基于局部平均灰度熵的图像修复算法,在每次迭代中根据待修复块邻域窗的平均灰度熵自适应确定采样区域范围。实验结果证明,所提算法相较经典Criminisi修复算法提高了修复质量,且大大提高了修复效率。     

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.     

结合颜色和梯度信息的稀疏图像修复算法

现有基于稀疏性的图像修复算法仅利用颜色信息衡量样本块的相似度,易降低修复区域内结构部分的连通性及与邻域信息的连续一致性,同时在全局范围内搜索匹配块也增加了算法的运行时间.为解决上述问题,利用颜色与梯度模值信息度量样本块之间的距离,构造新的相似度以确定块结构稀疏度函数,利用块结构稀疏度确定填充顺序,同时构造新的匹配准则函数寻找匹配块;并利用块结构稀疏度值能够较好地反映样本块所处区域特征的特性,根据块结构稀疏度值自适应确定局部搜索区域大小.并通过实验验证在不同图像中颜色信息与梯度信息所占比例不同.实验结果表明,该算法较对比算法能够更好地保持结构部分的连贯性及与邻域信息的连续一致性,在峰值信噪比上至少提高1dB,并且算法速度提高4~11倍.     

利用结构连续块和多尺度变换的缺损图像修复

针对严重缺损图像修复后往往存在信息连续性差的问题，以古墓葬壁画图像为例，提出基于结构连续块和多尺度变换相结合的修复方法。依据图像缺损标注结果确定缺损边界；通过下降置信度项、匹配置信度项、数据项和梯度项确定边界点优先权；利用待修复块与匹配块间像素差异和结构差异全局搜索得到最佳匹配块以替换待修复块；更新新补点置信度项，重确定缺损边界直至为空，得到粗修复结果，并转换到HSV（Hue Saturation Value）色彩空间；采用非下采样轮廓波变换（Nonsubsampled Contourlet Transform，NSCT）分解[V]分量，低频信息用抑制数据项方法修复后与其高频信息逆变换，其结果与[H、][S]分量合成并转换到RGB色彩空间，得到图像最终修复结果。实验结果表明，相比Criminisi等方法，基于结构连续块和多尺度变换相结合的方法在结构连续性、峰值信噪比和均方根误差方面均有所提升，证明了所提出方法的有效性。     

利用图像结构成分的优先块匹配图像修复方法

针对基于样本块图像修复方法中样本块优先级计算易受纹理信息影响,引起修复顺序偏差,进而造成最终修复结果中结构特征不连续的问题,将图像结构成分引入修复过程,提出一种基于图像结构成分计算样本块优先级的图像修复方法.首先通过自适应局部拉普拉斯滤波器对待修复图像进行保边细节平滑处理,得到图像结构成分;然后利用结构成分和原图像共同计算样本块数据项,并以此确定样本块修复优先级,实现图像修复.通过增加结构成分引导方法,在基于等照度线和基于结构张量的图像修复算法上对常用修复测试图像进行实验,结果表明,增加结构成分引导的方法相对于原方法可改进修复效果.     

基于改进Criminisi算法的图像修复

针对Criminisi算法难以获得理想的修复效果,且存在修复时间过长等缺陷,提出一种改进Criminisi算法的图像修复算法。改进优先权计算方式找到最优待修复块,完善最优匹配块搜索策略,找到最优匹配块,采用新的置信值更新方式以获得更为理想修复效果,通过仿真实验测试算法性能,结果表明,相较于Criminisi算法,改进Criminisi算法不仅获得了较理想的图像修复效果,而且大幅度减少了修复时间,提高了图像修复的效果。     

改进的Criminisi图像修复算法研究

针对Criminisi算法存在的优先权函数不可靠,匹配块遍历搜索时间复杂度大,以及选取匹配块时相似度函数不准确的问题,提出了一种改进的Criminisi图像修复算法。该算法改进了优先权计算公式,引入了方差差值项,增强了对图像结构部分的辨别能力。在搜寻最佳匹配块时,引入一个比例系数,从而有效缩短了匹配块寻求时间,降低时间复杂度。且定义了新的待修复块与匹配块之间的相似度函数。通过实际修复实验证明,改进后的Criminisi算法的修复结果更加可靠和有效。     

基于改进Criminisi算法的地基云图修复方法

全天空成像仪（Total sky imager,TSI）对天空进行观测时,设备的结构特点会使采集到的云图信息不完整,对图像的分析造成不利影响。针对Criminisi算法修复地基云图所造成修复顺序发生错误、图像不连续以及匹配块遍历搜索时间复杂度大的问题,本文提出了一种基于改进Criminisi算法的地基云图修复方法。该算法改进了优先权计算公式,引入地基云图独特的红蓝比特征作为置信项,使得含有更多信息的像素块具有更高的优先级,在搜索匹配块的过程中,基于启发信息选择匹配区域的大小,避免了搜索到离待修复块较远的相关性较低的匹配块,也有效缩短了匹配块搜索时间,降低了算法的时间复杂度。实验结果表明,改进后的Criminisi算法具有较好的图像修复效果,且降低了时间复杂度,提高了修复效率。     

一种改进的基于样例的图像修复算法

经典的Criminisi图像修复算法,通过结合偏微分方程算法和纹理合成算法两者的优点,对图像的纹理和结构同时进行修复,获得了较好的视觉效果。但基于样例的图像修复算法在定义优先权时仅考虑了置信度和数据项,导致错误信息的繁衍,使修复结果不理想。在Criminisi算法基础上,提出一种改进的基于样例的图像修复方法。通过重新定义修复块的优先权,增加一种度量图像平滑性的几何量,同时增加最佳匹配块的限制条件,从而使修复后的图像获得了更好的视觉效果。     

基于图像结构纹理分解及局部总变分最小化的图像修复模型

在基于样例的图像修复算法中,由于优先权公式的计算容易受图像局部噪声和细小纹理的干扰,导致修复顺序错乱;而在搜索最优匹配块时,因忽略了图像块内部的结构影响,可能导致误匹配。针对以上问题提出了一种基于图像的结构-纹理分解及局部总变分最小化的图像修复模型。首先,根据对数总变分最小化模型,将待修复图像进行结构-纹理分解,得到图像的结构分量,并利用图像的结构分量来计算待修复点优先权,使优先权的计算排除局部纹理干扰而更具鲁棒性;其次,将优先权的计算改进为数据项和置信项的加权和,避免了乘积效应,确保数据项一直发挥作用,减少因修复顺序不合理造成的错误匹配;最后,根据图像的局部总变分最小化原则,将图像块的最优匹配转换为0-1优化问题,确保图像修复后的局部结构一致性。与3组参考文献的5组对比实验结果表明,峰值信噪比（PSNR）提高了1.12~3.56 dB,结构相似性指数提高了0.02~0.04。所提模型更好地遵循了修复优先性原则,具有更强的保持图像局部结构一致性的能力,改善了修复图像的视觉效果,适用于复杂结构的大面积毁损的图像的修复。     

改进的基于样本块的图像修复方法

在研究Criminisi修复算法的基础上,提出了改进的基于样本块的图像修复方法。根据图像的待修复面积及其纹理特征,自适应选取样本块大小,提高修复的速度;采用新的数据项,改进优先权公式,避免阶梯效应的产生;重新定义置信度的更新公式,引入曲率距离,减少因置信度更新而累计的误差,提高修复顺序的准确性。实验表明,改进的方法能够有效提高修复的效果,减少修复所需时间。