本發(fā)明涉及一種圖像修復(fù)方法，特別是關(guān)于一種以樣本例為基礎(chǔ)，通過(guò)篩選策略搜索匹配塊的圖像修復(fù)方法。

背景技術(shù)：

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，通過(guò)計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)字圖像修復(fù)受到人們?cè)絹?lái)越多的關(guān)注。同時(shí)，數(shù)字圖像修復(fù)技術(shù)也得到了發(fā)展和廣泛的應(yīng)用，在修復(fù)圖片中丟失的信息，移除圖片或視頻中多余的文字、物體等方面給人們帶來(lái)很大的便利。圖像修復(fù)技術(shù)就是通過(guò)將未受損區(qū)域的像素通過(guò)一定方法傳遞到未知區(qū)域，使圖像整體看起來(lái)完整，符合人的視覺(jué)心理要求。

目前圖像修復(fù)技術(shù)分為兩類：一類以像素點(diǎn)為操作對(duì)象，以物理學(xué)和數(shù)學(xué)知識(shí)為基礎(chǔ)通過(guò)擴(kuò)散的方式修復(fù)未知區(qū)域，此方法對(duì)小范圍圖像修復(fù)十分適用，但大范圍的圖像修復(fù)結(jié)果無(wú)法令人滿意；另一類以像素塊為操作對(duì)象，通過(guò)對(duì)像素塊進(jìn)行全局或局部的匹配將已知區(qū)域的像素信息傳遞到未知區(qū)域?qū)崿F(xiàn)修復(fù)，該方法對(duì)大、小范圍的圖像修復(fù)都能取得很好的效果，但基于該方法的修復(fù)成功率很低。

現(xiàn)有技術(shù)中，基于樣本例的圖像修復(fù)方法因修復(fù)順序的不同分為兩種，一種通過(guò)計(jì)算待填充區(qū)域邊緣點(diǎn)的優(yōu)先級(jí)，根據(jù)優(yōu)先級(jí)大小確定修復(fù)順序；另一種直接以行掃描的修復(fù)順序，從左往右從上到下依次修復(fù)待修復(fù)區(qū)域。確定修復(fù)順序后，通過(guò)將填充塊中已知像素的點(diǎn)和已知區(qū)域內(nèi)樣本塊內(nèi)的像素點(diǎn)通過(guò)SSD算法進(jìn)行匹配，匹配成功后將該樣本塊復(fù)制到待填充塊內(nèi)，實(shí)現(xiàn)圖像信息的傳遞，完成圖像修復(fù)。以行掃描順序進(jìn)行圖像修復(fù)的方法，雖然已經(jīng)提高了圖像的修復(fù)成功率，但是其依然存在著匹配錯(cuò)誤率太高的缺陷，這使得用該方法進(jìn)行圖像修復(fù)依然無(wú)法滿足我們對(duì)修復(fù)成功率的要求。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)上述問(wèn)題，本發(fā)明的目的是提供一種以樣本例為基礎(chǔ)，通過(guò)篩選策略來(lái)降低錯(cuò)誤匹配率進(jìn)而提升塊算法修復(fù)成功率的行掃描圖像修復(fù)方法。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取以下技術(shù)方案：一種應(yīng)用篩選策略的塊匹配圖像修復(fù)方法，包括以下步驟：

1）建立掃描塊模板，使用該模板以行掃描的方式對(duì)圖像進(jìn)行掃描，尋找待填充塊；

2）計(jì)算待填充塊和匹配塊的差方和距離公式（Sum of Squared Differences，SSD），將小于最小平方差距離1.2倍的匹配塊篩選出來(lái)，作為下一步的候選塊；

3）選取待填充塊內(nèi)填充區(qū)域上邊或者左邊相鄰的塊作為標(biāo)準(zhǔn)塊，計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)塊和各個(gè)候選塊待填充區(qū)域塊的相似度，將所有相似度值相加求出平均相似度值，將相似度小于平均相似度值的候選塊作為下一步的候選塊；

4）計(jì)算待填充塊中心點(diǎn)和候選塊中心點(diǎn)的直線距離，選擇距離最小的塊作為填充塊填充到待填充區(qū)域；

5）重復(fù)執(zhí)行以上步驟，直到待修復(fù)區(qū)域全部填充完畢。

所述步驟1）中模板大小為N*N（N為奇數(shù)），分為基礎(chǔ)填充區(qū)域和基礎(chǔ)匹配區(qū)域。

所述基礎(chǔ)填充區(qū)域和基礎(chǔ)匹配區(qū)域不是實(shí)際填充區(qū)域和實(shí)際匹配區(qū)域。

所述基礎(chǔ)填充區(qū)域大小為n*n（n為奇數(shù)，n<N），位于模板右下方，其余為基礎(chǔ)匹配區(qū)域。

所述步驟1）中待填充塊為模板遇到待修復(fù)區(qū)域時(shí)，模板所在位置的塊。

所述步驟2）中匹配塊為在圖像已知區(qū)域內(nèi)以任一像素點(diǎn)為中心，邊長(zhǎng)為N的像素塊。

所述步驟2）中SSD距離計(jì)算公式為：

公式所述，、、分別表示待填充塊中實(shí)際匹配區(qū)域和匹配塊中對(duì)應(yīng)位置各個(gè)像素點(diǎn)中不同顏色通道亮度的均值。

所述步驟3）中標(biāo)準(zhǔn)塊的選取方法為：計(jì)算兩個(gè)相鄰塊的平均梯度和傳播距離的乘積作為平衡值，平衡值大的塊作為標(biāo)準(zhǔn)塊。

所述平均梯度是將塊中所有像素點(diǎn)的梯度相加，除以像素點(diǎn)的個(gè)數(shù)。

所述像素點(diǎn)的梯度為圖像每個(gè)顏色通道中的梯度值相加除以3。

所述步驟3)中的相似度通過(guò)SSD距離公式計(jì)算，距離值大的相似度小，距離值小的相似度大。

所述步驟4）中的直線距離通過(guò)兩個(gè)點(diǎn)的坐標(biāo)進(jìn)行計(jì)算。

所述步驟2）、步驟3）、步驟4）分別為篩選策略中的三次篩選。

本發(fā)明由于采取以上技術(shù)方案，其具有以下優(yōu)點(diǎn)：本發(fā)明采用的篩選策略可以根據(jù)不同條件排除掉容易產(chǎn)生錯(cuò)誤匹配的候選塊；同時(shí)在選擇標(biāo)準(zhǔn)塊時(shí)加入了平均梯度和傳播距離信息，促進(jìn)了結(jié)構(gòu)傳播的同時(shí)也保證了原圖像中已知區(qū)域信息的高優(yōu)先級(jí)，使結(jié)構(gòu)不會(huì)無(wú)限制傳播，保證了圖像修復(fù)的均衡性。使用篩選策略后使圖像修復(fù)的魯棒性得到明顯提高，提高了圖像修復(fù)的質(zhì)量和應(yīng)用性。

附圖說(shuō)明

圖1為圖像修復(fù)原理示意圖。

圖2位本發(fā)明掃描模板示意圖。

圖3為本發(fā)明待填充塊和候選塊說(shuō)明書示意圖。

圖4為本發(fā)明的圖像修復(fù)方法的流程示意圖。

圖5為本發(fā)明標(biāo)準(zhǔn)塊匹配示意圖。

圖6為本發(fā)明計(jì)算傳播距離的示意圖。

圖7是本發(fā)明實(shí)施例的修復(fù)過(guò)程示意圖。

圖8為證明本發(fā)明魯棒性的實(shí)施例修復(fù)效果圖。

圖9為證明本發(fā)明結(jié)構(gòu)傳播能力的實(shí)施例修復(fù)效果圖。

圖10為本發(fā)明實(shí)施例在篩選過(guò)程中對(duì)候選塊的篩選過(guò)程圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)的描述。

目標(biāo)去除是數(shù)字圖像修復(fù)技術(shù)領(lǐng)域的一個(gè)常見應(yīng)用，其目標(biāo)是將圖像中選定的目標(biāo)去除，并用圖像中其它區(qū)域的圖像信息覆蓋在去除的區(qū)域，使去除目標(biāo)后的圖像看起來(lái)完整，自然，真實(shí)，符合人的視覺(jué)心理要求。

如圖1所示，其中I為整個(gè)圖像, 代表已知區(qū)域, 代表未知區(qū)域，圖像修復(fù)就是利用已知區(qū)域的信息修復(fù)未知區(qū)域的信息。

本實(shí)施例采用行掃描的方式搜索圖像，其中掃描塊模板如圖2所示，為一個(gè)邊長(zhǎng)9個(gè)像素的正方形塊，為基礎(chǔ)匹配區(qū)域，為基礎(chǔ)填充區(qū)域。

如圖3所示，當(dāng)掃描塊和待修復(fù)區(qū)域盡可能多的重疊且基礎(chǔ)匹配區(qū)域與待修復(fù)區(qū)域不重疊，即時(shí)，稱其為待填充塊，位于已知區(qū)域的圖像塊為候選塊，為候選塊中和對(duì)應(yīng)的位置。

所述修復(fù)過(guò)程示意圖如圖4，包括以下步驟：

1、建立掃描模板，以行掃描的方式，從上到下，從左到右依次對(duì)待修復(fù)圖像進(jìn)行掃描，尋找；

2、以為待填充塊，對(duì)圖像中所有候選塊進(jìn)行第一次篩選，篩選方法為：計(jì)算待填充塊和候選塊的差方和(SSD)距離d，將小于最小平方差距離1.2倍的匹配塊篩選出來(lái)，作為下一步的候選塊，公式如下： ；

所述SSD距離的計(jì)算公式為：

3、第二次篩選，如圖,5所示，在待填充塊的基礎(chǔ)填充區(qū)域的左邊和上邊分別有兩個(gè)塊、，分別計(jì)算這兩個(gè)塊的均衡因子B，取B大的塊作為標(biāo)準(zhǔn)塊；計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)塊和候選塊中部分的SSD距離，并平均距離ave，所有SSD距離小于ave的候選塊被篩選出來(lái)作為下一步的候選塊；

上述計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)塊的公式為：，，公式中為塊的平均梯度的絕對(duì)值，為傳播距離，為塊從上到下的傳播距離，為塊從左到右的傳播距離，，，，如圖6所示，為到各個(gè)原邊緣的距離。

上述平均距離ave的計(jì)算公式為：，公式中n為候選塊數(shù)量，為a或者b，為標(biāo)準(zhǔn)塊和候選塊中部分的SSD距離；

4、第三次篩選通過(guò)計(jì)算待填充塊中心點(diǎn)和候選塊中心點(diǎn)的直線距離，選擇距離最小的塊作為填充塊填充到待填充區(qū)域；

5、重復(fù)執(zhí)行以上步驟，直到待修復(fù)區(qū)域全部填充完畢（如圖7）。

如圖8所示，為本發(fā)明的修復(fù)實(shí)例，例子中各種邊緣不同的待修復(fù)圖像是由于人在選擇待修復(fù)區(qū)域時(shí)會(huì)出現(xiàn)邊緣不同的情況，針對(duì)這種情況的修復(fù)就需要修復(fù)算法具有一定的魯棒性才能使結(jié)果保持一致。修復(fù)結(jié)果顯示我們的算法針對(duì)邊緣出現(xiàn)些許變化的待修復(fù)圖像都能很好的修復(fù)，并保持修復(fù)結(jié)果一致，這體現(xiàn)了本算法的實(shí)際應(yīng)用性。

如圖9所示，為本發(fā)明針對(duì)結(jié)構(gòu)明顯圖像的修復(fù)，圖中臺(tái)階被修復(fù)完整，體現(xiàn)了本算法在結(jié)構(gòu)傳播方面的能力。

如圖10所示，顯示了本發(fā)明中的篩選過(guò)程，圖中藍(lán)色、白色和紅色的十字標(biāo)志代表第一次篩選過(guò)后的候選塊，第二次篩選吧藍(lán)色的過(guò)濾掉，第三次篩選把白色的過(guò)濾掉，最后剩下紅色標(biāo)志的候選塊，就是最佳候選塊。