数字图像修复算法的研究大学本科毕业论文

数字图像修复算法的研究

目录

引言 3 1数字图像修复的概况 (6)

1.1图像修复的研究背景与意义 (6)

1.2图像修复算法的国内外研究现状 (8)

2图像修复理论 (12)

2.1认知心理学格式塔理论与图像修复 (12)

2.2图像修复的三大原则 (14)

2.3图像修复效果的评判标准 (15)

3 经典算法介绍 (17)

3.1基于SOM网络的图像修复 (17)

3.2基于纹理合成的图像修复 (22)

4基于TV模型的数字图像修复 (31)

4.1TV修复模型的介绍 (31)

4.2 TV修复模型的基本原理 (33)

4.3 TV修复模型算法的数值实现 (36)

4.4实验结果与分析 (40)

结论 (47)

致谢 (48)

参考文献 (50)

附录1 源程序清单 (52)

摘要

对图像的损坏或缺失区域进行修复在数字图像处理领域是一个重要课题。同样在信号处理、计算机视觉和计算机图形学也是一个热点问题，主要任务是让计算机自动按照人眼视觉特点，根据图像破损区周边的信息来修复指定的破损区。

数字图像修复是对图像中信息缺损的区域进行的修复，其主要目标是修复有信息缺失的部分，并使人们没有办法发觉图像曾经破损或者已经被修复。在该领域的研究，国外的发展要比国内的发展好的非常多。为了提高受损数字图像的修复质量，将整体变分模型用在图像修复中。本文阐述了全变分修复模型的原理数的实现算法。基于Matlab编程软件对修复过程仿真的实现，克服了直接求出偏微分方程的难题。仿真实验结果证明，这种算法收敛快、修复图像的视觉质量也非常好，特别适合线状裂痕的图像修复。随着迭代次数的增长，被修补区域贴近原图的质量，当破损区域较小而且受损区域灰度梯度不大的时侯，不会出现明显的修复痕迹。

关键词：

破损图像；全变分；算法收敛；数字图像修复；偏微分方程

Abstract

Reconstruction of missing or damaged regions of images, known as inpainting or retouching is a very important topic in image processing and a hot spot in signal processing, computer vision and computer praphics. Its main work is to make a computer automatically inpaint appointed damaged region in a digital image according to the information of the regions around the damaged regions and characteristics of human vision.

Image restoration is to repair the damaged area of the image, its main task is to repair the part of information deletion, and make people have no way to find the damaged images have been repaired. In the field of research, the development of foreign is better than the development of the domestic. In order to improve the inpainting quality of the damaged image, the TV model is used for image restoration. TV model are introduced in this algorithm, and the application of model. The TV model theory, structure and numerical algorithm are introduced. The process of repairing is programmed based on matlab software, overcomes the problem of partial differential equations directly. Simulation experiment results show that this algorithm converges fast, the repair quality is very good, especially suitable for image restoration of the linear cracks. As the growth of the number of iterations, the repaired area is close to the original image quality, when the damaged area is small and the damaged area is small and the damage area gray gradient is not big, it cannot appear obvious trace.

Keywords：

damaged image；total variation；algorithm convergence；digital image inpainting；partial differential equation.

引言

随着Internet的讯速发展，信息爆炸式增加，信息负荷问题变的越来越厉害。信息的更新速率也变得越来越高了，在大量而又广泛的信息里要想查找信息就难如登天。那是因为搜索引擎的顺势的原因，却能够在很大程度上适应搜索信息的需求。伴着Internet的搜索引擎的日趋庞大和深入的发展，进一步突显出大量信息和日益增长的所需信息能力的矛盾。所以，怎样从中获取一定的内容知识和信息成为难以解决的一种困扰。对于互联网时代大量杂乱的信息，文本挖掘技术对于深层次综合利用信息和智能高效地处理有着非常重要的作用。国际有很多的国家得到文本挖掘技术，来期待对“堆积如山”的信息进行大量的过滤，开发和利用，提取发现有价值的知识。为了可以长久的保存珍贵的文物图画、老旧照片和难得的电影视频等，一般都会采用计算机扫描技术把它的信息储存到计算机中，但是这样的过程中，不可避免把折痕、污点或者划痕等情况一起带到图像中来，所以为了确保获得的图像信息的视觉效果，要求将破损的数字图像修复完整。在计算机视觉领域和计算机图形学等领域数字图像修复技术现在发展成为一个研究热点，并在医要、工业、影像等领域获得了愈来愈广泛的应用。数字图像修复技术理所应当地成为一个好的选择。因为它不仅可以反复修理，直到用户满意的数码图像的视觉效果，而且没有损害原始图像的风险。

图像修复是图像处理的一个重要组成环节,主要是使用某种方法来修复图像的划痕和缺陷,或将指定的对象从图像和文本中删除，以达到预期的目