图像修复方法和装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种图像修复方法和装置。所述方法包括：处理初始配准的图像块得到图像块之间的连接曲线；通过所述连接曲线构造待修复图像的环绕场；通过极小化连接曲线在环绕场中的能量对图像块进行配准；对所述配准后的图像块进行图像填充得到修复后的图像。所述装置包括：处理模块，用于处理初始配准的图像块得到图像块之间的连接曲线；环绕场构造模块，用于通过所述连接曲线构造待修复图像的环绕场；配准模块，用于通过极小化连接曲线在环绕场中的能量对图像块进行配准；填充模块，用于对所述配准后的图像块进行图像填充得到修复后的图像。采用本发明专利技术能够适用于任意一个损坏的图像的修复，且提高精确性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及图像处理技术，特别是涉及一种图像修复方法和装置。
技术介绍
图像修复指的是对受到损坏的图像进行修复重建，使观察者看不出修复重建所得到的图像曾被修复过。传统的图像修复方法主要包括两类，一类是基于扩散的修复技术，利用传播机制将信息从未受损区域传播到待修复的区域；另一类是基于纹理合成的方法，在受损区域的周围寻找与受损区域边界像素较接近的像素块，然后将寻找得到的像素块在一定的结构约束下复制并抹去像素块之间的缝隙。传统的图像修复方法均是假设待修复的图像中各个图像块之间错位，即各个图像块之间存在着重叠区域。然而，在实际的图像修复过程中，图像块之间没有重叠区域的情况时有发生，因此，采用上述两种图像将无法适用于任意一个损坏的图像的修复。 基于此，又提出了一种图像修复方法，在该方法中，首先将没有重叠的图像块向外插值，使得这些图像块在外插区域重叠，然后对外插之后的图像块进行配准，实现没有重叠区域的图像修复。但是，对图像块向外插值是一种极其不精确的手段，通过外插区域进行配准将进一步地扩大了误差，并且，这一图像修复方法仅允许图像块的形状是方形的，因此，虽然能够实现没有重叠区域的图像修复，但是，也限制了该方法的应用，也不无保证图像修复的精确性。
技术实现思路
基于此，有必要针对传统的图像修复方法无法适用于任意一个损坏的图像的修复，且精确性不高的问题，提供一种能够适用于任意一个损坏的图像的修复，且提高精确性的图像修复方法。此外，还有必要提供一种能够适用于任意一个损坏的图像的修复，且提高精确性的图像修复系统。一种图像修复方法，包括如下步骤:处理初始配准的图像块得到图像块之间的连接曲线；通过所述连接曲线构造待修复图像的环绕场；通过极小化连接曲线在环绕场中的能量对图像块进行配准；对所述配准后的图像块进行图像填充得到修复后的图像。在其中一个实施例中，所述对所述初始配准的图像块进行处理得到图像块之间的连接曲线的步骤为:获取初始配准的图像块，所述图像块来自待修复的图像；沿所述初始配准的图像块边缘向里获取得到所述图像块中的突出曲线；根据所述突出曲线得到相互关联的突出曲线，并得到介于所述相互关联的突出曲线之间的连接曲线。在其中一个实施例中，所述通过所述连接曲线构造待修复图像的环绕场的步骤为:从待修复图像的曲线整体中提取第一最长曲线整体，为所述第一最长曲线整体赋予方向；以已有方向的曲线整体作为狄利克雷边界条件进行调和向量场的求解；逐一对无方向的曲线整体提取第二最长曲线整体，根据所述已有方向的曲线整体的调和向量场确定所述第二最长曲线整体的方向，直至无方向的曲线整体均被赋予方向；通过求解所有曲线整体的调和向量场得到环绕场的方向部分，并根据相互关联的突出曲线数量以及突出曲线的投影计算得到环绕场的大小部分。在其中一个实施例中，所述通过极小化连接曲线在环绕场中的能量对图像块进行配准的步骤为:通过极小化连接曲线在环绕场中的能量求解得到图像块所对应的变换，根据所述图像块对应的变换得到连接曲线的变换位置和角度，按照所述连接曲线的变换位置和角度配准图像块。在其中一个实施例中，所述对所述配准后的图像块进行图像填充得到修复后的图像的步骤为:通过连接曲线对配准后的图像块进行结构填充； 对结构填充之后的图像块进行纹理合成得到修复后的图像。在其中一个实施例中，所述通过连接曲线对配准后的图像块进行结构填充的步骤为:将连接曲线离散化得到有序点集；从所述有序点集中提取第一子集，所述第一子集包括所有位于图像块之间的间隙上的点；从所述有序点集中提取与所述第一子集的颜色差最小的第二子集，所述第二子集的长度与所述第一子集的长度相当；将所述第二子集的像素带变形并复制到第一子集中，并将第一子集的像素与周围像素融合。一种图像修复装置，包括:处理模块，用于处理初始配准的图像块得到图像块之间的连接曲线；环绕场构造模块，用于通过所述连接曲线构造待修复图像的环绕场；配准模块，用于通过极小化连接曲线在环绕场中的能量对图像块进行配准；填充模块，用于对所述配准后的图像块进行图像填充得到修复后的图像。在其中一个实施例中，所述处理模块包括:图像块获取单元，用于获取初始配准的图像块，所述图像块来自待修复的图像；突出曲线获取单元，用于沿所述初始配准的图像块边缘向里获取得到所述图像块的突出曲线；连接曲线获取单元，用于根据所述突出曲线得到相互关联的突出曲线，并得到介于所述相互关联的突出曲线之间的连接曲线。在其中一个实施例中，所述环绕场构造模块包括:第一提取单元，用于从待修复图像的曲线整体中提取第一最长曲线整体，为所述第一最长曲线整体赋予方向；向量场求解单元，用于以已有方向的曲线整体作为狄利克雷边界条件进行调和向量场的求解；循环单元，用于逐一对无方向的曲线整体提取第二最长曲线整体，根据所述已有方向的曲线整体的调和向量场确定所述第二最长曲线整体的方向，直至无方向的曲线整体均被赋予方向；环绕场形成单元，用于通过求解所有曲线整体的调和向量场得到环绕场的方向部分，并根据相互关联的突出曲线数量以及突出曲线的投影计算得到环绕场的大小部分。在其中一个实施例中，所述配准模块还用于通过极小化连接曲线在环绕场中的能量求解得到图像块所对应的变换，根据所述图像块对应的变换得到连接曲线的变换位置和角度，按照所述连接曲线的变换位置和角度配准图像块。在其中一个实施例中，所述填充模块包括:结构填充单元，用于通过连接曲线对配准后的图像块进行结构填充；纹理合成单元，用于对结构填充之后的图像块进行纹理合成得到修复后的图像。在其中一个实施例中,所述结构填充单元包括:离散化单元，用于将连接曲线离散化得到有序点集； 第一子集提取单元，用于从所述有序点集中提取第一子集，所述第一子集包括所有位于图像块之间的间隙上的点；第二子集提取单元，用于从所述有序点集中提取与所述第一子集的颜色差最小的第二子集，所述第二子集的长度与第一子集的长度相当；融合单元，用于将所述第二子集的像素带变形并复制到第一子集中，并将第一子集的像素与周围像素融合。上述图像修复方法和装置，对初始配准的图像块进行处理得到图像块之间的连接线，通过连接线构造得到待修复图像的环绕场，通过极小化连接曲线在环绕场中的能量对图像块进行配准，进而对配准后的图像块进行图像填充得到修复后的图像，由于图像块的配准不需要图像块之间存在重叠区域，并且通过极小化连接曲线在环绕场的能量的方式在数值优化的基础上实现了精确配准，所以能够适用于任意一个损坏的图像的修复，且提高了修复的精确性。附图说明图1为一个实施例中图像修复方法的流程图；图2为图1中处理初始配准的图像块得到图像块之间的连接曲线的方法流程图；图3a为一个实施例中初始配准的图像块的示意图；图3b为图3a中提取的突出曲线示意图；图3c为图3b中连接曲线的示意图；图3d为通过图3c构造的环绕场示意图；图3e为配准的图像块示意图3f为填充后的图像块示意图；图4为图2中沿初始配准的图像块边缘向里获取得到图像块中的突出曲线的方法流程图；图5a为一个实施例中相互关联的突出曲线示意图；图5b为图5a中进行的距离计算示意图；图5c为图5b中形成的关联集合示意图；图5d为通过图5c的关联集合进行筛选所得到的相互关联的突出曲线示意图；图6为一个实施例中通过鲁棒算法找出突出曲线本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种图像修复方法，包括如下步骤：处理初始配准的图像块得到图像块之间的连接曲线；通过所述连接曲线构造待修复图像的环绕场；通过极小化连接曲线在环绕场中的能量对图像块进行配准；对所述配准后的图像块进行图像填充得到修复后的图像。

【技术特征摘要】
1.一种图像修复方法，包括如下步骤: 处理初始配准的图像块得到图像块之间的连接曲线； 通过所述连接曲线构造待修复图像的环绕场； 通过极小化连接曲线在环绕场中的能量对图像块进行配准； 对所述配准后的图像块进行图像填充得到修复后的图像。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对所述初始配准的图像块进行处理得到图像块之间的连接曲线的步骤为: 获取初始配准的图像块，所述图像块来自待修复的图像； 沿所述初始配准的图像块边缘向里获取得到所述图像块中的突出曲线； 根据所述突出曲线得到相互关联的突出曲线，并得到介于所述相互关联的突出曲线之间的连接曲线。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述通过所述连接曲线构造待修复图像的环绕场的步骤为: 从待修复图像的曲线整体中提取第一最长曲线整体，为所述第一最长曲线整体赋予方向； 以已有方向的曲线整体作为狄利克雷边界条件进行调和向量场的求解； 逐一对无方向的曲线 整体提取第二最长曲线整体，根据所述已有方向的曲线整体的调和向量场确定所述第二最长曲线整体的方向，直至无方向的曲线整体均被赋予方向； 通过求解所有曲线整体的调和向量场得到环绕场的方向部分，并根据相互关联的突出曲线数量以及突出曲线的投影计算得到环绕场的大小部分。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述通过极小化连接曲线在环绕场中的能量对图像块进行配准的步骤为: 通过极小化连接曲线在环绕场中的能量求解得到图像块所对应的变换，根据所述图像块对应的变换得到连接曲线的变换位置和角度，按照所述连接曲线的变换位置和角度配准图像块。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对所述配准后的图像块进行图像填充得到修复后的图像的步骤为: 通过连接曲线对配准后的图像块进行结构填充； 对结构填充之后的图像块进行纹理合成得到修复后的图像。6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述通过连接曲线对配准后的图像块进行结构填充的步骤为: 将连接曲线离散化得到有序点集； 从所述有序点集中提取第一子集，所述第一子集包括所有位于图像块之间的间隙上的占.从所述有序点集中提取与所述第一子集的颜色差最小的第二子集，所述第二子集的长度与所述第一子集的长度相当； 将所述第二子集的像素带变形并复制到第一子集中，并将第一子集的像素与周围像素融合。7.—种图像修复装置，其特征在于，包括:处理模块，用于...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄惠，尹康学，龚明伦，陈宝权，汪云海，
申请(专利权)人：中国科学院深圳先进技术研究院，
类型：发明
国别省市：