一种基于旋转及尺度变换的图像修复方法
【专利摘要】本发明公开了一种基于旋转及尺度变换的图像修复方法，涉及计算机图像处理领域，所述方法包括：将图像分割为破损区域和信息来源区域，然后把图像下采样为5级高斯金字塔模型，并进行迭代处理；通过拓展后的能量函数实现旋转及尺度空间拓展；从金字塔顶层图像开始，对每层图像进行最优匹配块搜索；计算当前最优匹配块和目标块中有效像素部分的最小均方误差，进行最优匹配块的更新，优化搜索结果；在完成所有目标块的最优匹配块搜索之后，进行信息填充。本发明引入旋转和尺度参数进行空间拓展和能量优化，不仅可以应用于图像修复问题，对于其他需要进行块匹配过程的算法，也可以利用本方法实现相应空间的拓展，优化搜索结果。
【专利说明】-种基于旋转及尺度变换的图像修复方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及计算机图像处理领域，尤其涉及一种基于旋转及尺度变换的图像修复 方法。
【背景技术】
[0002] 数字图像修复技术是计算机视觉领域的重要研究课题，其主要研究内容在于如何 利用图像中的已知信息对破损区域进行填充，最终保证修复图像的效果自然合理。该技术 在字幕、污点、划痕去除、老照片修复、影视特技、文物保护等领域都具有重要的意义和研究 价值。
[0003] 数字图像修复的经典算法是Criminisi等提出的基于样本块的修复算法，该算法 利用置信度函数和结构性函数来确定修复的优先权函数，可实现大区域破损纹理图像的自 动修复。
[0004] 基于样本块的修复算法在修复图像结构时容易出现块效应和误匹配。国内外学者 通过结构优化、频域变换和使用马尔科夫随机场等方法来改善结构图像的修复效果，在保 持纹理信息修复效果的同时改善了结构信息的恢复，还有一些学者提出利用结构曲线来改 善结构修复效果。提出利用人机交互方案来解决图像结构的修复问题，通过人为干预，手动 添加匹配块的搜索范围，提高了结构图像修复质量和速度。
[0005] 发明人在实现本发明的过程中，发现现有方法局限于平移空间，当图像存在旋转 和尺度变换的时候无法找到准确的最优匹配块，修复效果不够理想。因此需要找到一种参 数空间拓展和优化的方法，来完成尺度和旋转图像的修复问题。
【发明内容】
[0006] 本发明提供了一种基于旋转及尺度变换的图像修复方法，本发明改善了旋转和尺 度信息的修复效果，弥补传统算法只能针对平移空间搜索的局限性，详见下文描述：
[0007] -种基于旋转及尺度变换的图像修复方法，所述方法包括以下步骤：
[0008] 将图像分割为破损区域和信息来源区域，然后把图像下采样为5级高斯金字塔模 型，并进行迭代处理；
[0009] 通过拓展后的能量函数实现旋转及尺度空间拓展；
[0010] 从金字塔顶层图像开始，对每层图像进行最优匹配块搜索；计算当前最优匹配块 和目标块中有效像素部分的最小均方误差，进行最优匹配块的更新，优化搜索结果；
[0011] 在完成所有目标块的最优匹配块搜索之后，进行信息填充。
[0012] 所述通过拓展后的能量函数实现旋转及尺度空间拓展具体为：
[0013] 其中，拓展后的能量函数为：
[0014]
【权利要求】
1. 一种基于旋转及尺度变换的图像修复方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤： 将图像分割为破损区域和信息来源区域，然后把图像下采样为5级高斯金字塔模型， 并进行迭代处理； 通过拓展后的能量函数实现旋转及尺度空间拓展； 从金字塔顶层图像开始，对每层图像进行最优匹配块搜索；计算当前最优匹配块和目 标块中有效像素部分的最小均方误差，进行最优匹配块的更新，优化搜索结果； 在完成所有目标块的最优匹配块搜索之后，进行信息填充。
2. 根据权利要求1所述的一种基于旋转及尺度变换的图像修复方法，其特征在于，所 述通过拓展后的能量函数实现旋转及尺度空间拓展具体为： 其中，拓展后的能量函数为：
其中，等式右侧第一项代表目标块tn和变换后的信息块/(&")在R，G，B三维像素值的 最小均方误差，用D表示；第二项中▽表示水平和垂直方向的梯度信息，▽?代表目标块tn的梯度值，表示对信息块的梯度值进行变换，加权系数A表示梯度的影响权重； f是变换函数，表示以xn为中心的信息块?《进行旋转和尺度变换之后彩色通道 的像素值。
3. 根据权利要求1所述的一种基于旋转及尺度变换的图像修复方法，其特征在于，所 述从金字塔顶层图像开始，对每层图像进行最优匹配块搜索具体为：随机分配参数、基于 LM优化算法的传播和随机搜索三个步骤。
4. 根据权利要求3所述的一种基于旋转及尺度变换的图像修复方法，其特征在于，所 述基于LM优化算法的传播具体为： 利用LM优化方法找到最优尺度或旋转参数后，进行最优匹配块的更新，计算当前最优 匹配块和目标块中有效像素部分的最小均方误差，如果经过LM优化后的待更新块和目标 块之间具有更小的最小均方误差，则更新当前目标块的最优匹配块为待更新块，否则最优 匹配块保持不变。
【文档编号】G06T5/00GK104282000SQ201410470251
【公开日】2015年1月14日 申请日期:2014年9月15日 优先权日:2014年9月15日
【发明者】何凯, 郑欢, 张丽莹, 吴春芳, 王新磊 申请人:天津大学