1、LOGO8/4/20228/4/2022湖南理工学院毕业设计答辩湖南理工学院毕业设计答辩第第1 1页页数字图像修复算法研究及设计LOGO8/4/20228/4/2022湖南理工学院毕业设计答辩湖南理工学院毕业设计答辩第第2 2页页主要内容主要内容本设计主要研究方向本设计主要研究方向1 1数字图像修复概述数字图像修复概述2 2基于基于FMMFMM图像修复方法原理图像修复方法原理3 3实验结果与分析实验结果与分析4 4结论与展望结论与展望5 5LOGO8/4/20228/4/2022湖南理工学院毕业设计答辩湖南理工学院毕业设计答辩第第3 3页页本设计主要研究方向v随着计算机的发展，数字图像技术近年
2、来得到极随着计算机的发展，数字图像技术近年来得到极大的重视和长足的进展，在科学研究、工业生产、大的重视和长足的进展，在科学研究、工业生产、医疗卫生、教育、娱乐、管理和通信等方面得到医疗卫生、教育、娱乐、管理和通信等方面得到广泛的应用。广泛的应用。v数字图像修复作为数字图像技术中研究热点和重数字图像修复作为数字图像技术中研究热点和重要分支，不仅具有重要的理论意义，而且具有广要分支，不仅具有重要的理论意义，而且具有广泛的实际应用价值。泛的实际应用价值。v本设计通过对数字图像修复进行研究，加深对数本设计通过对数字图像修复进行研究，加深对数字图像技术的理解和提高解决实际问题的能力。字图像技术的理解和提
3、高解决实际问题的能力。LOGO8/4/20228/4/2022湖南理工学院毕业设计答辩湖南理工学院毕业设计答辩第第4 4页页图像修复概述v图像修复图像修复:指恢复图像中缺损区域的颜色信息或去除图像中的多余物体。v主要思想：主要思想：人工标定修复区域，利用缺损区域周围已知信息由修复区域边界由外向内推进，逐步填充受损区域。v应用范围：应用范围：文物保护、影视特技制作、虚拟现实、多余物体剔除 LOGO8/4/20228/4/2022湖南理工学院毕业设计答辩湖南理工学院毕业设计答辩第第5 5页页数字图像修复分类数字图像修复数字图像修复1基于偏微分方程的基于偏微分方程的inpaintinginpaint
4、ing技术，技术，典型算法有典型算法有BSCBBSCB算算法，整体变分方法法，整体变分方法TVTV，基于曲率扩散，基于曲率扩散方法方法CDDCDD等。等。3其他方法，如其他方法，如OliveiraOliveira 等人提等人提出的利用高斯卷积出的利用高斯卷积核方法，基于快速核方法，基于快速推进的图像修复方推进的图像修复方法等。法等。2适合大面积修复的适合大面积修复的图像补全技术，其图像补全技术，其典型算法有分解技典型算法有分解技术以及以基于样本术以及以基于样本图像修复为代表的图像修复为代表的纹理合成技术。纹理合成技术。LOGO8/4/20228/4/2022湖南理工学院毕业设计答辩湖南理工学院
5、毕业设计答辩第第6 6页页基于FMM图像修复方法v定义：按照快速推进的顺序FMM(Fast Marching Method)由外向内扩散图像已知信息，填充图像未知区域，从而达到修复图像的目的。v数学模型pp假设待修复区域的边界上有一点 需要修复。在周围的已知像素中，取一个大小 的小邻域B(p)。点p的像素值由点p附近已知像素点计算得到。LOGO8/4/20228/4/2022湖南理工学院毕业设计答辩湖南理工学院毕业设计答辩第第7 7页页基于FMM图像修复方法v 数学模型v P点像素值计算公式pqqI()p()()()()()qqI qIpIpI qI qpq若在 的邻域中有一已知像素，点 的像
6、素值为(q)和梯度值为，则点 的一阶近似值为，)()(),()()(),()(pBqpBqqpwqpqIqIqpwpI(,)(,)(,)(,)w p qdir p qdst p qlev p qLOGO8/4/20228/4/2022湖南理工学院毕业设计答辩湖南理工学院毕业设计答辩第第8 8页页基于FMM图像修复方法v修复顺序的控制：修补顺序采用快速推进方法实现，本质上是求解Eikonal方程。v快速推进方法保证边界的象素总是按照它们和边界的距离大小顺序进行。即，我们总是首先修复和已知图像距离最近的象素。|1TT在，边界上的=0LOGO8/4/20228/4/2022湖南理工学院毕业设计答辩湖
7、南理工学院毕业设计答辩第第9 9页页实验结果与分析未损照片未损照片损坏照片损坏照片修复区域修复区域修复结果修复结果TEXTTEXTTEXTTEXT照片缺损区域修复照片缺损区域修复LOGO8/4/20228/4/2022湖南理工学院毕业设计答辩湖南理工学院毕业设计答辩第第1010页页实验结果与分析古画的修复原始图像修复区域3*35*57*79*9修复效果与修复邻域有关LOGO8/4/20228/4/2022湖南理工学院毕业设计答辩湖南理工学院毕业设计答辩第第1111页页实验结果与分析多余文字去除原始图像原始图像去除结果去除结果 LOGO8/4/20228/4/2022湖南理工学院毕业设计答辩湖南
8、理工学院毕业设计答辩第第1212页页实验结果与分析多余物体的移除原始图像移除结果LOGO8/4/20228/4/2022湖南理工学院毕业设计答辩湖南理工学院毕业设计答辩第第1313页页实验结果与分析FMM与其他算法对比原始图像原始图像1 12 2修复区域修复区域BSCBBSCB结果结果3 3TVTV结果结果4 45 5CDDCDD结果结果FMMFMM结果结果6 6修复方法修复方法BSCBBSCBTVTVCDDCDDFMMFMM修复时间修复时间(S)(S)49.249.23.73.78.88.80.050.05修复时间对比修复时间对比LOGO8/4/20228/4/2022湖南理工学院毕业设计答
9、辩湖南理工学院毕业设计答辩第第1414页页实验结果与分析FMMFMM方法缺陷方法缺陷原始图像原始图像移除目标移除目标FMMFMM结果结果基于样本基于样本修复结果修复结果大面积区域的修复和目标移除，大面积区域的修复和目标移除，FMMFMM会导致严重的模糊。会导致严重的模糊。LOGO8/4/20228/4/2022湖南理工学院毕业设计答辩湖南理工学院毕业设计答辩第第1515页页结论与展望v 基于快速推进的图像修复方法具有较好的应用价值，在照片缺损区域修复、古画等艺术品丢失信息的恢复、图像视频中多余文字的去除、图像视频中多余物体的移除隐藏等方面取得较好的效果。v 实验表明，修复邻域尺寸对修复结果有影响，一般而言，较小的尺寸有利于提高修复的质量。v 基于快速推进的图像修复方法比基于偏微分方程的图像修复技术，在修复效果和速度上都有明显优势。v 基于快速推进的图像修复方法对于大面积区域的修复效果不好，容易造成模糊。而基于样本的图像修复方法比较适合大面积缺损区域的修复，因此在未来的工作和研究中，我将深入研究基于样本的图像修复方法及其改进方法。LOGO8/4/20228/4/2022湖南理工学院毕业设计答辩湖南理工学院毕业设计答辩第第1616页页
