[发明专利]基于权重引导滤波的数字图像修复方法

说明书

本发明涉及一种基于权重引导滤波的数字图像修复方法，包括：对于待修复破损图像I，采用基于权重引导滤波的方式对其进行图像滤波，得到滤波后的破损图像I_f；计算待修复破损图像在滤波前后像素点亮度值的变化程度A并指数化；对修复破损图像I破损区域进行修复，并将其对应的目标块标记为待修复块ω(p^*)；采用基于样本块的数字图像修复算法中的相似性度量函数寻找待修复块ω(p^*)的最优匹配块ω(q^*)，完成ω(p^*)的修复；采用基于样本块的数字图像修复算法中置信项更新函数，完成待修复块ω(p^*)区域内所有像素点的置信项更新，并将ω(p^*)区域从破损区域中剔除，完成对待修复破损图像I的修复。

技术领域

本发明属于计算机图像复原领域，可用于文物保护、影视特效制作等。

背景技术

数字图像修复技术是图像处理领域内的一个研究热点，其主要通过相关修复算法实现破损图像的自动修复，其主要应用于老照片的修复、影视特技、划痕去除、数字水印等领域，具有重要的意义和研究价值。

目前数字图像修复技术主要针对小区域的图像修复以及大区域的图像修复，小区域的图像修复通常基于偏微分方程模型。相较于小区域的修复，现阶段常用的数字图像修复算法是基于样本块的大区域数字图像修复方法，其主要的原理是利用待修复图像的破损区域邻域内的纹理信息对待修复区域进行匹配和填充。该方法主要在计算修复次序优先权时因置信项的衰减过快易导致产生错误的修复方法。且在图像修复的过程中只考虑到图像的置信项与数据项，在某些情况下只依据这两项因素很难有效地区分出边缘区域以及纹理区域，即优先权的计算方式不够精确，导致破损图像修复的效果受到限制。

发明内容

本发明针对传统基于样本块的数字图像修复算法存在的问题提出一种基于权重引导滤波的数字图像修复算法，算法通过对待修复的破损图像进行保边缘滤波，并比较滤波结果与原破损图像之间的变化程度，同时将其引入至优先权的计算中，获取更为准确的优先权计算方式。本发明的技术方案如下：

一种基于权重引导滤波的数字图像修复算法，包括下列步骤：

(1)对于待修复破损图像I，采用基于权重引导滤波的方式对其进行图像滤波，得到滤波后的破损图像I_f；

(2)计算待修复破损图像在滤波前后像素点亮度值的变化程度A，并根据公式B＝1-e^-A计算得到指数化后的滤波变化程度B，其中e为自然底数；

(3)对修复破损图像I破损区域进行修复，首先对基于样本块的数字图像修复算法中的目标像素点的优先权计算方式进行改进，即根据公式

计算目标像素点p的优先权P(p)，其中C(p)、D(p)分别为p的置信项与数据项，表示p点在B内的等照度线方向向量，β为偏置常数，然后依据最大优先权原理计算得到优先权最大的目标像素点p^*，并将其对应的目标块标记为待修复块ω(p^*)；

(4)采用基于样本块的数字图像修复算法中的相似性度量函数寻找待修复块ω(p^*)的最优匹配块ω(q^*)，完成ω(p^*)的修复；

(5)采用基于样本块的数字图像修复算法中置信项更新函数，完成待修复块ω(p^*)区域内所有像素点的置信项更新，并将ω(p^*)区域从破损区域中剔除，并依据基于样本块的数字图像修复算法重复步骤(3)、(4)直至破损区域为空集时即完成对待修复破损图像I的修复。