Automatisk bildreparationsteknik av lådlåda med trapetsfoder och dess tillämpning

Automatisk bildreparationsteknik av lådlåda med trapetsfoder och dess tillämpning

Bilder är den huvudsakliga informationskällan som människor får från omvärlden. Eftersom det har funnits bilder har det också funnits teknik för att reparera trasiga bilder. Att måla bildrestaureringsteknik är en gammal konst. Under den europeiska renässansen började man reparera konstverken, för att återställa de förlorade eller skadade delarna av konstverken samtidigt som verkens övergripande effekt bibehölls, vilket främst var för att fylla sprickorna eller skårorna på verken, sådant arbete kallas Inpainting.

Nuförtiden har image Inpainting reparationsteknik blivit en ny aktiv forskningsinriktning inom bildteknik. Dess syfte är att studera och lösa hur man bättre kan realisera upptäckten av den skadade delen av bilden, och automatiskt återställa den skadade delen med bildreparationsalgoritmen enligt den effektiva informationen runt den skadade bilden. Även om vissa kraftfulla digitala bildbehandlingsprogram, som Photoshop, också kan utföra professionell bearbetning av specialeffekter och reparationer av skadade bilder, men det kräver erfarna tekniker för att utföra komplex manuell bearbetning, oförmögen att uppnå syftet med "datorintelligens" automatisk bearbetning.

Låt oss först titta på ett exempel på bildreparation. Figur 1(b) visar en bokstavssymbol som "@", av vilken en del är blockerad av ett hinder. Enligt människors visuella erfarenhet, och med hänvisning till formen på det mörka föremålet och den omgivande bildinformationen, görs en gissningsbedömning att efter att hindret tagits bort kommer tecken som visas i figur 1(a) eller som visas i figur 1(c) kan dyka upp, och reparationsresultaten i figur 1(a) och figur 1(c) kan vara korrekta. Datorbild Inpainting-teknik simulerar denna effekt ur människans visuella psykologi. Enligt kantinformationen för föremålet som ska täckas sträcker det sig och diffunderar, förbinder gränsen i en viss riktning, fyller den täckta delen och uppnår visuell anslutning. Naturligtvis kan vi också se från figuren att storleken på den skadade informationen (storleken på hindret) på bilden också direkt påverkar människors visuella anslutningsbedömning. Ur en matematisk synvinkel är fenomenet att bildreparationsresultaten inte är unika vid otillräcklig information kring den skadade bilden ett patologiskt problem, så även bildinmålningstekniken behöver baseras på datorseendeteorin. Detta problem löses av en begränsad designreparationsalgoritm med vissa antaganden.

Enligt det Bayesianska struktursystemet är den perfekta idealbilden som erhålls från ofullständiga och deformerade data baserad på den "bästa hypotesen" eller "bästa gissningen" som gjorts av den simulerade restaureringsbilden för mänskliga ögon. Denna "bästa hypotes" är baserad på följande två viktiga faktorer:

1. Bilddatamodell: Hur vi kan få mer information från befintlig bilddata i originalbilden.

2. Bildförmodell: Vilken typ av bildmodell ska den intakta originalbilden vara. Till exempel, om vi återställer en bild av en banan eller ett äpple i en fruktskål, kommer vi att ha en förutfattning om att den ska ha en slät form, full av gult och rött.

Därför är "optimal gissning" att maximera sannolikheten för det senare i den Bayesianska sannolikhetsmodellen, fylla i den saknade eller skadade delen av bilden enligt vissa algoritmregler, så att den reparerade bilden är nära eller nå den visuella effekten av originalbilden.

För bilden Inpainting restaurering teknik av textur struktur, såsom trä ådring, stenmönster, etc., är kärnidén att simulera och generera lokal textur för fyllning. Eftersom textur är en återspegling av fördelningen eller egenskaperna hos materialkomponenter, kan dess lokala forminformation uttrycka det gemensamma för samma textur. För en texturkarta är två valfria små texturbitar lika, så metoden för textursyntes kan användas för att reparera bilden genom: (1) Histogramstatistik för färginformationen för varje pixel inom ett fastställt intervall; (2) Skapa en vikttabell för att beräkna bestämningsgraden för relaterad pixelfärginformation; (3) Utvärdera och välj de mest matchade pixlarna för bildåterställning; (4) Cykla tills den skadade bilden är fylld. I olika algoritmer för textursyntes bör vi utöka forskningsomfånget från allmän textur till riktad textur, och ytterligare utöka det till yttextursyntes, videotextursyntes och så vidare.

För Inpainting-tekniken för icke-texturerade bilder använder forskare för närvarande oftast reparationsalgoritmen baserad på PDE-modellen (high-order partial differential equation). Huvudidén är att använda kantinformationen för området som ska repareras för att bestämma diffusionsinformationen och diffusionsriktningen, från den regionala gränsens anisotropi till gränsdiffusionen. Algoritmen kan fylla flera regioner med olika strukturer och bakgrunder samtidigt, och det finns ingen begränsning på det topologiska förhållandet för den lappade regionen. Dessutom har Manou et al. föreslog en snabb bildmålningsteknik baserad på ovanstående idéer. Genom att bestämma isointensitetslinjens riktning vid gränsen för det område som ska repareras och ansluta motsvarande isointensitetslinjer med raka linjer, fyller gränsen området som ska repareras genom att sprida grannskapsinformationen för området som ska repareras inom området för isointensitetslinjen . Denna metod har en god effekt på enkel strukturbildreparation och reparationstiden förkortas avsevärt.

Image Inpainting reparationsteknik har ett brett utbud av applikationer, den första är för reparering av statiska bildsprickor och borttagning av hinder. Inom den grafiska industrin kan olika typer av digitala bilder som behöver bearbetas innan utskrift, såsom skadade gamla fotografier, repade överföringsnegativ, eller att ta bort hinder från bilden som inte är relaterade till bildens innehåll, enkelt repareras genom att Inmålningsteknik. Användare behöver bara helt enkelt välja reparationsomfattningen, datorn kommer automatiskt att slutföra repan, fyllning av tomt område, eller ta bort hinder efter att ha fyllt bakgrundsmönstret, kan avsevärt minska tiden och den manuella arbetsbelastningen av pre-press bildbehandling, men också enligt reparationsresultaten för vidare bildbehandling.

Den andra är reparation av rörlig bild. Inpainting restaureringsteknik kan tillämpas på film- och tv-industrin. Till exempel, för film- och tv-kopior, om en av de kontinuerliga ramarna har repor, fläckar och andra tillstånd som behöver repareras, konverterar vi de kontinuerliga ramarna av filmen till digital bildsekvens och extraherar sedan användbar information från de intilliggande ramarna att kopiera och reparera enligt jämförelsen av informationen om ramarna före och efter. Dessutom kan undertexter på olika språk i filmen också tas bort med Inpainting restaureringsteknik.

För det tredje, inom vissa fotografiområden kan fenomenet med röda ögon i digitala foton elimineras med Inpainting-teknik, eller så kan de överlappande delarna i intilliggande foton repareras med Inpainting-teknik när de digitala bilderna som tagits flera gånger sys ihop till panoramabilder.

Inmålningsteknik har uppmärksammats av många forskare i Kina och har blivit ett aktivt forskningsfält utomlands. Sammantaget kommer de tekniska fördelarna med Inpainting säkert att vara involverade i fler bildtillämpningar, såsom biomedicin, fjärranalys, och främja utvecklingen av denna teknik inom olika områden.