基于图像修复虚拟视点合成算法的研究

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1、学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解浙江堡王太堂有权保留并向国家有关部门或机构送交本论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人授权浙江理工太堂可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索和传播，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。(保密的学位论文在解密后适用本授权书)学位论黼鲐铲予’9签字日期：弘彬年弓月／钐日导师签名：签字日期：矽侈年乡月／砂日摘要一部3D大片《阿凡达》，揭开了“3D元年"的序幕，也让“3D”概念在国内市场风生水起。国内外各大电视厂商纷纷力推旗下3D电视，得益于大规模集成电路及信息技术的进步，原本价格高昂

2、的3D电视进入了寻常百姓家。在硬件厂商力推3D电视普及的同时，3D内容极其匮乏的事实，也成为了业内专家、普通老百姓关注的焦点。3D内容缺失导致3D电视不能使用的现象一旦发生，将对后续3D电视的发展产生巨大的阻碍作用。据对国内视频影视内容市场进行的统计，3D内容在整个内容市场中的总量不超过1％，即便加上新制作的内容，短期内3D格式的也很难提升到10％以上。因此，若想将3D影像技术融入一般人的生活当中，势必要让3D内容能轻易产生且快速地制作。这也成为众多电视厂商和电视节目制作公司正在竭尽全力试图解决的难题。在现有3D视频拍摄技术不完善、拍摄成本高昂、片源匮乏的情况

3、下，二维到三维视频转换技术成了业界公认的最佳解决方案，其中虚拟视点合成是二维到三维视频转换过程中的关键技术。基于深度图像的绘制(DepthImageBasedRendering，DIBR)是近年来才新兴的虚拟视点合成技术，它利用参考图像及其对应的深度图像通过三维图像变换(3DImageWarp)生成目标视点图像，具有绘制速度快，带宽需求小的优点。该技术的一个主要问题是目标视点图像内部存在暴露区域，即空洞问题。空洞是由于参考视点图像中一些不可见的像素点在目标视点图像中成为可见点而引起的现象。为获得高质量的目标视点图像，DIBR技术需要和数字图像处理技术相结合来填

4、补空洞。目前空洞填补主要采用以下三种的方法：深度图预处理法、多参考视点绘制法、空洞后处理法。但深度图预处理法会使虚拟视点图像中物体产生明显的几何失真，当虚拟视点与源参考视点较远时，空洞填补效果也并不明显；利用多个参考视点来绘制虚拟视点不仅计算复杂度高且需要很大的传输带宽；简单地采用背景、纹理、相邻像素对空洞进行填补或者对空洞边缘进行线性插值效果并不理想。本文在对双目立体视觉以及三维立体显示技术简要介绍的基础上，引出了虚拟视点合成技术，并着重介绍了DIBR技术原理及技术难点，并提出了基于图像修复的虚拟视点合成算法。该算法分为两个部分，首先提出了“基于图像修复后处

5、理的虚拟视点合成算法”，接着对上述算法进行了改进，提出了“基于深度图分层的虚拟视点合成算法"。该算法有效填补了虚拟视点目标图像中出现的空洞，减少了图像失真，从而生成高质量的虚拟视点图像。．第一部分，根据DIBR和图像修复的原理提出了“基于图像修复后处理的虚拟视点合成算法"，该算法将深度图像预处理和图像修复相结合来填补DIBR三维图像变换后产生的空洞。相比传统的DIBR算法，本文算法可以填补较大的空洞，提高了绘制图像质量，取得了一定的效果。第二部分，本文在第一部分中所提出的算法是针对DIBR三维图像变换后产生的空洞进行填补，包括对深度图预处理以及对虚拟视点图像中

6、的空洞进行图像修复。由于该算法计算量比较大、空洞填补的效果也不是很理想，我们想到先对深度图像进行分层来区分前景和背景，再对前景边缘易产生空洞区域进行图像修复，从而减少了计算量，合成效果也更为理想。为了达到上述目的，本文首先通过深度图像自动分割将前景和背景区分出来，再将前景深度图和参考图像的前景部分经DIBR绘制得到虚拟视点的前景图像，接着根据视差偏移计算公式将参考图像前景边缘易产生空洞的区域进行标记，然后利用图像修复技术将空洞区域填补得到无空洞的背景图像，最后将上述虚拟视点前景图像与背景图像进行图像融合，得到高质量的虚拟视点图像。关键词：图像修复；基于深度图像

7、的绘制；空洞填补；视差AbstractA3Dblockbuster”Avatar”openedthepreludeof”3DYearOne”，alsomadetheconceptof”3D”burgeonedinthedomesticmarket．Themajortelevisionmanufacturersathomeandabroadhavebeenpushingforits3DTV．BenefitedfromthedevelopmentofLSICandinformationtechnologies，3DTVenterintocommoners’home

8、s．Whilethehardwarem