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综合结构信息的多分辨率图像修复算法及其应用

作　者: 宋芸芸
导　师: 张加万
学　校: 天津大学
专　业: 计算机应用技术
关键词: 图像修复贝叶斯网络信度传播算法小波变换古画复原
分类号: TP391.41
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 33次
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内容摘要

图像修复算法的目的是恢复图像中破损的信息或是移除其中不必要的物体,使图像恢复完整性。当前主要有两类经典的图像复原算法:基于偏微分方程的图像修复算法和基于纹理合成的图像补全算法。本文首先介绍了两类经典算法的原理及实现,并分析了两者的优缺点。针对TV图像修复算法容易产生模糊的缺点和基于纹理合成的图像补全算法容易造成匹配错误的不足,本文利用贝叶斯网络理论将这两种算法整合。此算法的实质是针对图像特征提出相应的能量目标函数,然后用信度传播算法将其最优化,将选择出来的最匹配块复制到缺损区域得出修复后的图像。本文提出了新的能量函数,它包括了结构能量、纹理能量以及相关性能量。正是由于新的能量函数综合了结构和纹理信息,使得该算法弥补了两类经典算法的不足,使得既能保留结构信息又能避免模糊效应。本文同时采用了基于小波变换的多分辨率图像金字塔来解决大面积目标区域的结构信息修补不完整的问题。小波变换将图像分解成低频和高频部分。根据高低频不同的特性,对低频信息采用综合结构信息的图像补全算法进行修复,而用基于纹理合成的图像补全算法修复高频部分。最后利用小波逆变换将所有修复好的高低频部分重构出完整的图像。该算法经过实验证明它能有效地恢复目标区域中缺损的结构信息,提高修复质量。本文最后将综合结构信息的多分辨率图像补全算法应用到古画恢复领域。阐述了古画复原的特点及问题,总结了古画复原的研究现状,并分析了该算法对古画复原的作用。本文对古画的背景颜色和缺损区域进行处理,尽量使古画恢复原貌,这对古画的保存和研究有很大的意义。

全文目录

摘要  3-4
ABSTRACT  4-7
第一章绪论  7-12
  1.1 图像修复的背景及意义  7-9
  1.2 图像修复的问题描述  9
  1.3 图像修复的研究现状  9-10
  1.4 本文的主要工作  10-11
  1.5 本文的结构安排  11-12
第二章图像修复的基础理论知识  12-22
  2.1 图像修复的典型算法  12-18
    2.1.1 基于偏微分方程的图像修复算法  12-15
    2.1.2 基于纹理的图像修补技术  15-18
  2.2 图像多分辨率金字塔  18-19
  2.3 小波变换理论  19-21
    2.3.1 哈尔小波变换  19-20
    2.3.2 图像小波理论  20-21
  2.4 图像修复的贝叶斯理论  21-22
第三章综合结构信息的图像补全算法  22-35
  3.1 基于纹理合成的图像补全算法实现及结果分析  22-24
  3.2 TV图像修复算法的实现及结果分析  24-27
  3.3 综合结构信息的图像补全算法  27-32
    3.3.1 本算法的框架  27-29
    3.3.2 确定整体目标函数  29-30
    3.3.3 最佳匹配块的选择  30-32
  3.4 实验结果与分析  32-34
  3.5 结论  34-35
第四章基于小波变换的多分辨率图像补全算法  35-44
  4.1 小波变换与传统多分辨率图像金字塔的比较  35-36
  4.2 算法框架  36-38
  4.3 算法中的关键步骤  38-43
    4.3.1 小波函数和分解次数的选择  38-40
    4.3.2 小波分解  40
    4.3.3 小波重构  40-41
    4.3.4 实验结果及分析  41-43
  4.4 结论  43-44
第五章图像修复在中国古画复原中的应用  44-53
  5.1 中国古画复原的意义  44-45
  5.2 中国古画复原的特点  45
  5.3 中国古画复原的问题描述  45-47
  5.4 古画等文物复原的研究现状  47
  5.5 综合结构信息的多分辨率古画复原算法  47-50
    5.5.1 算法框架  48-49
    5.5.2 古画颜色对比度调整  49-50
  5.6 古画复原结果  50-52
  5.7 结论  52-53
第六章总结和展望  53-55
  6.1 全文工作总结  53
  6.2 未来展望  53-55
参考文献  55-58
发表论文和参加科研情况说明  58-59
致谢  59

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