一種基于圖像處理技術的名畫修復方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及圖像處理領域，更具體地，涉及一種基于圖像處理技術的名畫修復方 法。
【背景技術】
[0002] 近些年來，圖像處理和模式識別技術是非常熱門的研宄方向，這些技術在現(xiàn)實生 活中也已經(jīng)有了非常廣泛的應用。圖像去噪，去模糊，以及圖像分割等技術也日趨成熟，并 在醫(yī)學領域以及其他領域都得到了良好的應用效果。
[0003] 然而在名畫修復方面，對于一些損壞的名畫，依舊采用聘請畫家進行人為修復的 模式。該修復模式至少有如下兩個致命的缺點：1.修復風險太高，沒有好的參照，畫家在修 復的過程中，需要耗費大量的時間去構思，而且一旦構思得不好，將會對名畫造成毀滅性的 損壞，使得傳世佳作喪失了原有的價值；2.主觀性太強，由于不同專家畫風不同，且對畫作 有不同的理解，導致修復過程具有很強的主觀性，修復后的結果與原畫相比往往大相徑庭。

【發(fā)明內容】

[0004] 本發(fā)明為解決以上現(xiàn)有技術的缺陷，提供了一種基于圖像處理技術的名畫修復方 法。該修復方法保持名畫原有風格的同時，其修復風險也大大降低。
[0005] 為實現(xiàn)以上發(fā)明目的，采取的技術方案是：
[0006] 一種基于圖像處理技術的名畫修復方法，包括以下步驟：
[0007] SI.獲取名畫圖像，再對名畫圖像的損壞區(qū)域Al行提取，然后構建圖像修復模 型，
[0008] 對于一張二維的圖像，將其按列向量的順序排列成一個向量；故記/ E Mn:為需要 修復的圖像，Ω := {1，2，…，η}，記Λ為不需要修復的區(qū)域，AeS要修復的區(qū)域，其中Λ 為Ω的真子集，^為Λ在Ω上的補集；還記G為]ITi中在Λ區(qū)域的值與f相同，而在Ae 區(qū)域的值為任意值的全體向量組成的集合；則圖像修復模型如式（1)表示：
[0009]
【主權項】
1. 一種基于圖像處理技術的名畫修復方法，其特征在于：包括以下步驟：
51. 獲取名畫圖像，再對名畫圖像的損壞區(qū)域Al行提取，然后構建圖像修復模型， 對于一副二維的圖像，將其按列向量的順序排列成一個向量；故記/ e Mn為需要修復 的圖像，Ω := {1，2, . . .，n}，記Λ為不需要修復的區(qū)域，AeS要修復的區(qū)域，其中Λ為 Ω的真子集，人°為Λ在Ω上的補集；還記G為Mn中在Λ區(qū)域的值與f相同，而在人°區(qū) 域的值為任意值的全體向量組成的集合；則圖像修復模型如式（1)表示： ||Τ'δ(^)ΙΙ〇 =min||7'0-(D5)H0 (I) ?/ec D為一個緊框架中由高通濾波器組成的mXn矩陣，TsS軟閾值算子，I I · I I ^表示向 量中非零元的個數(shù)，h為待求解的修復向量；
52. 對圖像修復模型進行逼近，具體如下： 首先引入函數(shù)F(x，ε )， 易知F(x，ε)連續(xù)，乜彐ε趨近卞υ叮令
d
利用式（2)對圖像修復模型進行逼近，具體如下：
令Γ為一個對角元均為正數(shù)的mXm對角矩陣，記其第i個對角元為μ i，μ i = F(CTs(Dg))i, ε)，則公式（3)可以轉化為求解最小I I ΓΤδ (Dg) I |滿問題： HiinIlrr0(D^)II1 (4): i/e6
53. 對修復向量h進行求解，具體如下： 記（I)0(Mm)是由全體滿足定義域為Em，值域為（_ 00，+ 00 ]，且滿足 <1οηι(φ) := {u E < +〇〇}共0的下半連續(xù)凸函數(shù)識組成的集合，令ψ e (&0(Mm)，則 公式（4)可轉化為求解關于下半連續(xù)凸函數(shù)Φ的最小值問題： min ip(Dg)， 9 " 其中 Φ (·) := I I FTs (·) 111; 則對任意λ > 〇, β > 〇,存在Z e 使得 h = Pg (h- λ DTz) (5) z = ρνοχβψ^ζ + βΟΙ?) (6)； prox州〇 + /?Μ)為β ιΓ的鄰近算子，φ #為φ的共軛函數(shù)，
Λ為名畫圖像未經(jīng)損壞的區(qū)域，根據(jù)公式（5)、出）、（7)對修復向量h進行求解，再根 據(jù)修復向量h獲得修復的名畫圖像； S4.參照修復的名畫圖像對名畫進行修復。
2. 根據(jù)權利要求1所述的基于圖像處理技術的名畫修復方法，其特征在于：對公式 (5)、（6)使用外插值方法進行迭代求解，迭代公式如下：
當< Iii時，上述公式均收斂，故能夠對修復向量h進行求解。
3. 根據(jù)權利要求1所述的基于圖像處理技術的名畫修復方法，其特征在于： 所述軟閾值算子的定義為：給定一個所有分量值都為正數(shù)的m維向量δ，對任意 x￡Em, i G ：= {1,2, 其中XiS X的分_~
4. 根據(jù)權利要求1所述的基于圖像處理技術的名畫修復方法，其特征在于：鄰近算子 的定義如下：
/ E CD0(Rd)的共軛函數(shù)Γ e Φ0(Ε?)的定義如下：
則對β ιΓ的鄰近算子的求取具體如下： 對于任意z e Mm，
5. 根據(jù)權利要求4所述的基于圖像處理技術的名畫修復方法，其特征在于：所述Dh通 過二維高通濾波器與圖像的卷積來實現(xiàn)，DtZ通過逆轉之后的二維高通濾波器與Z的P個部 分分別進行卷積來實現(xiàn)。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種基于圖像處理技術的名畫修復方法，該方法利用圖像未經(jīng)損壞區(qū)域與損壞區(qū)域之間的邊界附近區(qū)域的有效信息對損壞區(qū)域進行修復，在修復的過程中盡量去除高頻分量的影響，這使得圖像損壞區(qū)域和不受損壞區(qū)域的連接處在修復后能很自然地連為一體，實現(xiàn)自然的過渡，受損名畫的圖像修復完成后，再依據(jù)修復好的名畫圖像彩用人工的方式對名畫進行修復，能夠使修復的名畫保持其原有的風格，同時由于對名畫修復的過程參照修復的圖像進行的，在人工修復名畫的過程中無需進行繁瑣的構思，因此其修復風險低。
【IPC分類】G06T5-00
【公開號】CN104657953
【申請?zhí)枴緾N201510096372
【發(fā)明人】許躍生, 張娜, 林義尊
【申請人】中山大學
【公開日】2015年5月27日
【申請日】2015年3月4日