数字图像修复技术中的文物虚拟修复

毕业论文（设计）正文

题目：图像修复技术研究

（Research on Digital Image Inpainting）

学 院：计算机与信息工程学院 专 业：计算机科学与技术 班 级：计科0802 学 号：0812300225 学生姓名：何文俊 指导教师：朱云芳

二○一二 年 五 月

毕业论文：正文

学生姓名：何文俊 定稿时间：2012-05-24

图像修复技术研究

摘 要：

数字图像修复技术对局部区域有数据丢失或损坏的数字图像按照某种特定规则进行处理，以恢复原图像的完整性。数字图像修复技术在修复破损文物字画、修复由网络传输等原因引起的残缺图像、去除图像及视频中的文字和划痕、以及移除目标物体后的背景恢复等方面都有广泛的应用。

本文首先阐述数字图像修复技术的基本原理、起源和目前国内外的研究状况，并对当前存在的一些典型的数字图像修复算法进行介绍、分析，指出其优缺点和适用范围。对某些算法作

基于改进样本块的数字图像修复算法研究

摘要：针对已有的基于样本块的纹理合成修复算法存在修复误差累积高的问题，重点研究了一种改进的基于样本块的数字图像修复算法。通过块匹配法与边缘驱动填充顺序的结合、全局搜索与局部搜索的结合，充分发挥修补过程中填充优先权的作用，有效地修补了图像受损区域的纹理和结构信息。仿真实验结果测试表明，与已有的传统算法相比，受损图像的修补更加完善，修复的误差累积得到了较好的改善。 关键词：图像修复；纹理合成；Criminisi算法；样本块；优先级 0引言

图像修复是根据已知信息推断缺损信息的过程。对数字图像进行修复，修复的内容是对数字化的图像作品进行处理，其中对图像作品的处理主要针对原图中损坏的部分，如划痕、污点等，将其从原图中擦除，然后对该区域进行修复，使得在与原图图像保持一致的前提下，具有较好的观赏效果。

目前，国内外学者对图像修复技术的研究[1]主要集中在一下几个方面：基于样本块操作的方法、基于像素操作的方法和基于图像分解的方法[2]。相对其他方法，基于样本块的图像修复算法是一种综合效果表现优良的图像修复方法，最常用的算法是基于样本块的纹理合成算法[3]（简称Criminisi算法）。它是一个单独有效的

基于改进样本块的数字图像修复算法研究

摘要：针对已有的基于样本块的纹理合成修复算法存在修复误差累积高的问题，重点研究了一种改进的基于样本块的数字图像修复算法。通过块匹配法与边缘驱动填充顺序的结合、全局搜索与局部搜索的结合，充分发挥修补过程中填充优先权的作用，有效地修补了图像受损区域的纹理和结构信息。仿真实验结果测试表明，与已有的传统算法相比，受损图像的修补更加完善，修复的误差累积得到了较好的改善。 关键词：图像修复；纹理合成；Criminisi算法；样本块；优先级 0引言

图像修复是根据已知信息推断缺损信息的过程。对数字图像进行修复，修复的内容是对数字化的图像作品进行处理，其中对图像作品的处理主要针对原图中损坏的部分，如划痕、污点等，将其从原图中擦除，然后对该区域进行修复，使得在与原图图像保持一致的前提下，具有较好的观赏效果。

目前，国内外学者对图像修复技术的研究[1]主要集中在一下几个方面：基于样本块操作的方法、基于像素操作的方法和基于图像分解的方法[2]。相对其他方法，基于样本块的图像修复算法是一种综合效果表现优良的图像修复方法，最常用的算法是基于样本块的纹理合成算法[3]（简称Criminisi算法）。它是一个单独有效的

(对应书中第七章)

思考题

数字图像处理技术主要内容图像文件 ■ 图像原理 ■ 分辨率 ■ 颜色深度和颜色模型 ■ 图像文件格式 ■ 图像浏览器 ACDSee32 处理图像 ■ 图像扫描技术 ■ 拍摄数码照片 ◆拍摄技巧 ◆ 数码照片的传送 ◆ 数码照片观摩 图像处理美术知识 ■ 平面构图 ■ 色彩与视觉效果 ■ 颜色关系与颜色搭配 典型的图像处理软件 PhotoShop ■ 软件特点与状态设置 ■ 调入和保存图像 ■ 图像色彩控制 ■ 编辑区域 (选区) ■ 文字编辑 ■ 效果滤镜 ■ 图层概念2

数字图像处理技术教学要求1. 了解图像处理的基本原理和常用方法； 2. 了解图像信息在计算机中的表示及其特性，常见的文件类 型和文件格式；

3. 了解数码相机、扫描仪的使用方法；4. 掌握图像的色彩空间、位图、矢量图的定义、分辨率与颜 色深度等概念； 5. 熟练掌握PhotoShop中的常用工具及图像处理的基本方法， 能够利用其加工编辑图像，转换图像文件格式； 6. 掌握用PhotoShop加ImageReady制作网页动画的主要方法。

图像的获取 ● 图像获取 —— 把自然影像转换成数字化图像的过程。 获取途径 1) 利用设备进行模数转换 数码相机

扫描仪

基于MATLAB的数字图像处理技术

摘要：本文介绍了数字图像处理技术的发展及MATLAB软件在图像处理中作用，通过对软件的介绍，人们可以对软件的操作和应用范围有进一步的了解。同时结合实例，简要说明MATLAB在医学图像处理、材料研究、监控录像滤波以及实验教学中发挥的作用。最后比较实验结果，能够满足人们对数字图像处理的要求。 关键词：数字图像 MATLAB 图像处理 中图分类号：

Digital Image Processing Technology Based on MATLAB

Abstract: This paper introduces the development of digital image processing technology and the function of MATLAB. People can make a further understanding about the operation and application range by learn the introduction. Then, with examples, this paper briefly explains its applicat

很详细,很实用,易操作

第２６卷第５期２０１０年ｌＯ月

上海电

Ｊｏｕｒｎａｌ

ｏｆ

力

学院学报

ｏｆ

Ｅｌｅｃｔｒｉｃ

Ｐｏｗｅｒ

Ｖｏｉ．２６，Ｎｏ．５Ｏｃｔ．２０１０

ＳｈａｎｇｈａｉＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ

文章编号：１００６—４７２９（２０１０）０５—０４８１—０４

基于偏微分方程的图像修复技术

蒋伟１，束俊峰２，杨俊杰１

（１．上海电力学院计算机与信息工程学院，上海２０００９０；２．安徽省芜湖市供电公司５０万伏变电工区，安徽芜湖２４１０００）

摘要：介绍了图像修复技术的概念和原理，并在修复方法的理论与技术基础上，深入研究了偏微分方程修

复模型中几种具有代表性的ＢＳＣＢ模型、曲率驱动扩散（ＣＤＤ）模型、７Ⅳ模型等图像修复模型．最后对上述模

型进行了分析比较．

关键词：图像修复；偏微分方程；视觉冗余中图分类号：ＴＮ９１５

文献标识码：Ａ

ＤｉｇｉｔａｌＩｍａｇｅＩｎｐａｉｎｔｉｎｇＴｅｃｈｎｉｑｕｅＢａｓｅｄ

ＪＩＡＮＧＷｅｉｌ，ＳＨＵＪｕｎ．ｆｅｎ９２，ＹＡＮＧＪｕｎ－ｊｉｅｌ

（１．＆ｈｏｄｏｙ

ＣｏｍｐｕｔｅｒａｎｄＥｌｅｃｔｒｉｃ

２．５００ｋＶ

ｏｎ

ＰＤＥ

Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ

Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＳｈａｎｇｈａｉＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ

２０００９０，Ｃｈｉｎａ；

ｏｙ

Ｐｏｗｅｒ，

1 灰度直方图

在数字图象处理中，一个最简单和最有用的工具是灰度直方图。该函数概括了一幅图象的灰度级内容。任何一幅图象的直方图都包括了可观的信息，某些类型的图象还可由其直方图完全描述。直方图的计算是简单的，特别是当一幅图从一个地方被复制到另一个地方时，直方图的计算可以用非常低的代价来完成。

1.1 定义

灰度直方图是灰度级的函数，描述的是图象中具有该灰度级的象素的个数：其横坐标是灰度级，纵坐标是该灰度出现的频率（象素个数）。

1.2 直方图的性质

1.2.1 性质1

当一幅图象被压缩为直方图后，所有的空间信息都丢失了。直方图描述了每个灰度级具有的象素的个数，但不能为这些象素在图象中的位置提供任何线索。因此，任一特定的图象有唯一的直方图，但反之并不成立——极不相同的图象可以有着相同的直方图。无法解决目标形状问题。 1.2.2 性质2

具有可加性。如果一图象由两个不连接的区域组成，并且每个区域的直方图已知，则整幅图象的直方图是该两个区域的直方图之和。

1.3 直方图的用途

1.3.1 数字化参数

直方图给出了一个简单可见的指示，用来判断一幅图象是否合理地利用了全部被允许的灰度级范围。一般一幅数字图象应

数字图像处理

1研1305

班

数字图像处理电子技术2013-01

一、简述图像处理、图像分析、图像理解各自有什么特点。他们之间有哪些联系和区别？（14分）

答：图像处理指修改图像的外观，以达到美化或者其他的特殊效果。

图像分析指图像的元素形成，色彩范围，像素等内在的因素。

图像理解指研究图像所表达的深层涵义。

图像分析的结果可以用于图像处理，图像处理的结果可以左右图像理解，图像理解的深浅对图像处理和图像分析没有影响。

二、连续图像f （x,y）与数字图像Ｉ（r,c）中各量的含义分别是什么？他们有什么联系和区别？（14分）

答：f(x,y)表示二维图像在空间XY 中一个坐标点的位置（实际图像的尺寸是有限的，所以x 和y 的取值也是有限的），即f(x，y)中的x，y 分别代表一个点连续图像中的x 轴和y 轴的坐标，而f 则代表图像在点（x,y）的某种性质F 的数值（实际图像中各个位置上所具有的性质F 的取值也是有限的，所以F 得取值也是有限的）。F,x,y 的值可以是任意实数。图像在点（x,y）也可以有多重性质，此时可用矢量f 来表示。数字图像I（r，c）表示位于图像矩阵上第r 行，第c 列的元素幅值。其中I,c,r 的值都是整数。I(r，c)是通过对f(x，y)

摘要

摘 要

随着计算机的普及和数字图像技术的广泛应用，数字图像处理技术已成为计算机视觉领域的一个研究热点。图像修复是图像处理的重要组成部分，是对图像中的受损区域进行信息填充的过程，其目的是恢复受损的图像，并使观察者无法察觉图像曾经缺损或已被修复。

目前，图像修复算法根据待修复区域的大小，可以分为两类，即基于偏微分方程(PDE)的图像修复和基于纹理的图像修复。Bertalmio等人把偏微分方程引入了图像修复领域，其基本思想是根据物理学中信息扩散原理来完成受损区域的修复，当受损区域较小时，修复效果很好，没有任何修复痕迹，但当受损区域较大时，会出现模糊效应。因为这个缺点，基于纹理的图像修复逐渐成为该领域的主流算法，吸引了众多学者进行研究，该类算法不论对受损区域较大还是较小时都能取得很好的效果。

本文重点研究了Criminisi算法，在Criminisi算法的基础上，对模板大小、优先权计算方式、最佳匹配块的寻找等进行了改进。论文考虑模板边缘像素点的梯度信息，提出了自适应模板大小策略，以判断能否扩展，从而适应不同的纹理图像；同时对优先权的计算方式进行了改进，考虑了周边信息，引入相关项，同时为置信度、数据项和相关项分配相应权重，避免了单一乘法带来的缺

数 字 图 像 处 理

学院：行姓名：学号：教师：时间：

12数信院 姜 晶 12202509 朱 杰 2014年10月

一 绪论1.1

人类传递信息的主要媒介是语音和图像。据统计，在人类接受的信息中，听觉信息占20%，视觉信息占60%，所以作为传递信息的重要媒体和手段——图像信息是十分重要的，俗话说“百闻不如一见”、“一目了然”，都反映了图像在传递信息中独到之处。

目前，图像处理技术发展迅速，其应用领域也愈来愈广，有些技术已相当成熟并产生了惊人的效益，当前图像处理面临的主要任务是研究心的处理方法，构造新的处理系统，开拓更广泛的应用领域。

数字图像处理（Digital Image Processing）又称为计算机数字图像处理，它是指将数字图像信号转换成数字信号并利用计算机对其进行处理的过程。数字图像处理最早出现于20世纪50年代，当时的电子计算机已经发展到一定水平，人们开始利用计算机来处理图形和数字图像信息。数字图像处理作为一门学科大约形成于20世纪60年代初期。早期的数字图像处理的