[发明专利]一种基于多尺度结构块的图像修复方法

摘要

本发明公开了一种基于多尺度结构块的图像修复方法，主要解决现有技术对修复较大结构区域时易出现失真的技术问题。其实现过程包括：针对待修复区域边沿像素，通过其在不同尺度下的不一致性度量和尺度不变性度量计算优先级；对当前优先级最高的待修复区域边沿像素，依其优先级自适应确定待修复块尺寸；应用非局部重构技术对该待修复块进行修复；遍历图中待修复区域，重复上述过程,直到修复结束。本发明运用不同尺度图像块结构信息，挑选有效结构块修复，改善了非规则纹理和随机内容优先级判断，保持了图像纹理和结构一致性也抑制了人工效应。本发明获得视觉效果和数据指标更好的图像修复结果，可用于破损图像修复及目标物移除。

主权项

1.一种基于多尺度结构块的图像修复方法，其特征在于，包括有如下步骤：(1)输入待修复图像I，确定待修复区域Ω和待修复区域边沿(2)针对待修复区域边沿任一像素p，根据待修复区域边沿像素p的多尺度结构信息，计算所有待修复区域边沿像素的优先级，包括有如下步骤：(2.a)针对待修复区域边沿任一像素p，设以待修复区域边沿像素p为块中心的图像块为Ψ_p，并规定该图像块的块尺寸为f*f，将Ψ_p记为待修复区域边沿像素p在f*f块尺度上的图像块；继而，对Ψ_p沿方向j均匀划分图像块，得到一组分块对其中方向j由平面坐标系中的正交方向组构成；设定方向j包括有：平面极坐标系中，θ＝0°,90°,45°,‑45°这四个方向，该四个方向分别对应方向j＝1,2,3,4；因此，可得到待修复区域边沿像素p在f*f块尺度上的图像块Ψ_p的四组分块对：(2.b)根据Ψ_p在方向j上的分块对计算待修复区域边沿像素p在f*f块尺度上，关于方向j的不一致性度量dif^j(Ψ_p)；设P(·)为提取图像块中未知信息的算子，则便是提取图像块中已知信息的算子；同时将拉成一列，记为将的前半部分记为则后半部分为其中j＝1,2,3,4；m＝1,2；dif^j(Ψ_p)定义为：其中λ为均衡系数，E(·)为计算像素平均值的函数；为统计中所有像素值的平均值的函数；(2.c)根据待修复区域边沿像素p在f*f块尺度上，关于各个方向上的不一致性度量difj(Ψp)，j＝1,2,3,4；整体上统计出，待修复区域边沿像素p在f*f块尺度上不一致性度量Dif(Ψp)；其中，Dif(Ψp)度量了待修复区域边沿像素p在f*f块尺度上的结构信息；(2.d)参照步骤(2.a)‑步骤(2.c)，针对待修复区域边沿任一像素p，设以待修复区域边沿像素p为块中心的图像块为Ψ′_p，并规定该图像块的块尺寸为f1*f1，将Ψ′_p记为待修复区域边沿像素p在f1*f1块尺度上的图像块；继而，根据图像块Ψ′_p，计算待修复区域边沿像素p在f1*f1块尺度上的不一致性度量Dif(Ψ′_p)；其中λ为均衡系数，E(·)为计算像素平均值的算子；为统计中所有像素值的平均值的函数；Dif(Ψ′_p)度量待修复区域边沿像素p在f1*f1块尺度上的结构信息；(2.e)根据待修复区域边沿像素p在不同块尺度上的不一致性度量Dif(Ψp)和Dif(Ψ′p)，计算待修复区域边沿像素p的尺度不变性度量Sca(p)：其中，尺度不变性度量Sca(p)度量了待修复区域边沿像素p所在区域内其结构信息的重要性；(2.f)利用待修复区域边沿像素p在f*f块尺度上的不一致性度量Dif(Ψp)和尺度不变性度量Sca(p)，计算待修复区域边沿像素p的优先级priority(p)：其中，T_(ε)(·)是转换函数，是协调优先级中多尺度结构块信息和置信度信息的平衡；将转换函数T_(ε)(·)定义为：设转换函数中ε为调节取值区间的设定值；其中为单位向量；而C(p)是以待修复区域边沿像素p为中心的图像块Ψ_p的置信度项，表示以待修复区域边沿像素p为中心的图像块Ψ_p的可信程度；置信度C_p(o)为图像块Ψ_p中像素o的置信度；对C_p(o)进行初始化：C_p(o)＝0；o∈Ω，C_p(o)＝1；o∈(I‑Ω)，利用如下公式计算图像块Ψ_p的置信度项：其中o为图像块Ψp中已知像素值的像素；(3)设所有待修复区域边沿像素中，当前最高优先级的待修复区域边沿像素为q,根据像素q的优先级自适应调整像素q的待修复块尺寸f*f，并设该待修复块为优先级最高的边沿块ψq；(4)应用非局部重构技术‑Criminisi图像修复方法，对优先级最高的边沿块ψ_q进行修复，完成待修复图像中的一个图像块的修复，并更新该待修复区域边沿(5)重复步骤(2)‑步骤(4)，遍历待修复区域Ω，直到待修复区域Ω全部被修复完毕，恢复出与原图像接近的结果图像。