[发明专利]基于块几何稀疏的图像修复方法

说明书

技术领域

本发明属于图像处理技术领域，具体地说是一种图像修复方法，可用于对自然图像的复原。

背景技术

数字图像修复是图像复原研究中的一个重要内容，它的目的是根据图像现有的信息来自动恢复丢失的信息，可以用于移除数字图像上标物或文字、美术作品或旧照片中的的刮痕或丢失信息等的修复。因此，数字图像修复在数字图像处理领域中占据着举足轻重的地位，成为该领域最基本技术之一。但是，由于待修复区域的图像是未知的，因此数字图像修复是一个很难解决的问题。

现有的修复方法大致可以分为两类，一类是基于结构的修复方法，一类是基于纹理的修复方法。

基于结构的修复方法，其本质上都是一种基于偏微分方程的修复方法，主要有基于偏微分方程的修复方法BSCB、基于TV模型的修复方法、基于曲率驱动扩散模型的修复方法等，这些方法对非纹理图像有较好修复的修复效果，然而对于纹理区域，往往会造成纹理区域的丢失。

基于纹理的修复方法，其心思想是纹理合成技术，在此基础上，Criminisi等人提出了一种基于样本优先权的图像修复方法，该方法借鉴了纹理合成技术方法的思想，利用图像块之间相似性寻找样本块，同时该方法充分利用了传统的基于结构的数字图像修复方法中使用的扩散方式来定义一个待修复块的优先级。基于块稀疏的块扩散图像修复方法提出了新的优先权判断方法，引进了图像块之间的结构信息，改善了优先权顺序，这种方法通过像素块之间的稀疏度来度量优先权，改善了Criminisi中优先权对纹理和结构区域不能很好区分的问题，但是对不规则纹理区域的优先权判断还是不准确。

上述基于纹理的图像修复方法，都是通过控制置信度项来使待修复区域一圈圈的由外向内扩散修复。当图像中存在较大结构区域丢失时，造成结构向两侧扩散，使得结构区域处出现失真。

发明内容

本发明的目的在于针对上述已有技术的问题，提出一种基于块几何稀疏的图像修复方法，以通过相似块之间的方向信息来计算优先权，提高不规则纹理区域优先权判断的准确性，同时通过优先修复结构区域，减少结构区域的失真，保持结构区域的一致性。

为实现上述目的，本发明包括如下步骤：

(1)输入待修复图像I，确定待修复区域Ω和待修复区域边界

(2)对中心点在待修复区域边界上的待修复块Ψ_p在其t×t邻域内寻找相似块得到相似块集合并计算出待修复块Ψ_p与相似块之间的水平夹角α_j，得到夹角集合{α₁,α₂,…α_j,…α_N}，j＝1,2…N，N为相似块个数；

(3)计算待修复块Ψ_p与相似块水平夹角α_j的加权方差：

V(p)=Σj=1Nwj|αj-α‾|,]]>

其中是夹角集合的均值，w_j是距离权值，表示待修复块Ψ_p与相似块中心点之间的距离；

(4)根据加权方差V(p)计算中心点在待修复区域边界上的所有待修复块Ψ_p的几何稀疏度G(p)：