[发明专利]基于波原子变换和非参数模型的电影自动修复方法

权利要求书

1.一种基于波原子变换和非参数模型的电影自动修复方法，其特征在于包括以下步骤：

第一步、采用运动估计的方法从视频的N帧图像序列I中求得前后帧之间的残差图像，即计算当前图像帧I^t和前后帧I^t-1，I^t+1的残差图 再通过残差图像估计出图像序列中的噪声的方差σ²；

第二步、对第t帧图像I^t进行预处理，包括先使用高斯平滑模块对图像进行低通滤波，再使用横向的Sobel算子对垂直的边缘和划痕区域进行粗略的标记，最后使用数学形态学的膨胀算子对标记位置进行扩大，得到矩阵M用于对图像的平滑区域进行保护；

第三步、根据估计的噪声方差、第t帧图像I^t和M采用基于波原子变换的循环嵌套的方法修复划痕并去除噪声；

第四步、根据帧间和帧内信息对第t帧图像I^t中的斑块进行检测；

第五步、采用非参数模型对检测出的斑块位置进行填补。

2.根据权利要求1所述的基于波原子变换和非参数模型的电影自动修复方法，其特征是，第一步中：所述的运动估计，是将I^t分割成8乘8的块 对每一块在前后帧中找到最匹配的块，求得残差，其中t表示图像帧序号，t＝{1，2，L，N}，(x，y)为中心像素位置，则残差图 中以(x，y)为中心的块 则 |·|表示绝对值操作符，argmin(·)表示最小化操作符；

所述的通过残差图像估计出图像序列中的噪声的方差是指：分别在残差图 中绝对值最小的前70％的点，组成随机变量X_t-1和X_t+1，分别求得它们的方差 使用下式估计噪声方差σ²：

3.根据权利要求1所述的基于波原子变换和非参数模型的电影自动修复方法，其特征是，第二步中：

所述的高斯平滑模块

所述的Sobel算子

所述的膨胀算子

所述M由下式求得

其中表示*二维卷积算子； 表示膨胀算子，函数F_T(·)如下式，

4.根据权利要求1所述的基于波原子变换和非参数模型的电影自动修复方法，其特征是，第三步中：所述的波原子变换，其中波原子为满足一下条件的函数 

其中j为尺度缩放因子；x＝(x₁，x₂)为空间坐标；ω＝(ω₁，ω₂)为变换后的频域坐标；n＝(n₁，n₂)为波原子对应的空间域位移向量；m＝(m₁，m₂)表示波原子在频域的位置； 表示ψ的傅里叶变换结果；ε_m＝(-1)^m； 函数g为支撑集长度2π的无穷可微的实值函数；

所述的波原子变换包括正变换和反变换，正变换的计算过程为：

i)对图像I^t做快速傅里叶变换FFT得到图像的频域表示 

ii)对于每个(j，m)，在[-2^jπ，2^jπ]×[-2^jπ，2^jπ]的范围内求 

iii)在2^j尺度下做快速傅里叶逆变换IFFT得到变换系数c_m，n，j，如下式所述：

将上述正变换记作f(·)

反变换的计算过程为正变换的逆过程：

i)对每个c_m，n，j做FFT，得到 

ii)对每个 求出在范围内[-2^jπ，2^jπ]×[-2^jπ，2^jπ]的 

iii)将ii)中的结果在频域累加，再做IFFT得到I^t；

反变换记作f^-1(·)。