基于稀疏结构的图像修复方法分析

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1、西安电子科技大学学位论文独创性（或创新性）声明秉承学校严谨的学风和优良的科学道德，本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢中所罗列的内容以外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果；也不包含为获得西安电子科技大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中做了明确的说明并表示了谢意。申请学位论文与资料若有不实之处，本人承担一切的法律责任。本人签名：日期：西安电子科技大学关于论文使用授权的说明本人完全了解西安电

2、子科技大学有关保留和使用学位论文的规定，即：研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属西安电子科技大学。学校有权保留送交论文的复印件，允许查阅和借阅论文；学校可以公布论文的全部或部分内容，可以允许采用影印、缩印或其它复制手段保存论文。同时本人保证，毕业后结合学位论文研究课题再撰写的文章一律署名单位为西安电子科技大学。（保密的论文在解密后遵守此规定）本学位论文属于保密，在年解密后适用本授权书。本人签名：导师签名：日期：日期：摘要摘要数字图像修复是图像处理领域中的一个重要分支，是通过一定的算法与规则，利用图像中已知信息区域修复信息

3、丢失区域，以达到特定目的一个过程。现有的图像修复方法按照其处理方式可以分为两类：小尺度区域图像修复方法和基于纹理合成的图像修复方法。小尺度区域图像修复方法是将图像修复的过程转化为偏微分方程，然后通过优化的方法来处理图像。该类算法是利用受损区域边界建立函数模型，使得图像已知信息沿着等照度线由外向内传播扩散到待修复区域。该类算法保持了图像边缘的同时也平滑了噪声。基于纹理合成的图像修复算法，是利用纹理区域的一致性、连贯性、重复性，来进行纹理合成填充待修复区域。该类方法适用于破损区域较大的纹理图像中。基于优先权的图像修复方法奠定了该类算法

4、的基础，找到待修复区域边界上最优先修复块，在图像已知区域中寻找相似块，取代当前待修复块，最后更新待修复边界，并迭代算法。Criminisi方法具有速度快，效率高的特点。Xu方法通过引入块结构稀疏，改进了Criminisi方法中的优先权计算，在修复效果上做出了很大的提升。但这两中算法在优先权计算存在不稳定性，以及修复顺序容易导致后期匹配的块不一致。本文在深入研究了现有算法的基础上，对以上问题做出了如下两点改进：（1）改进优先权计算：在现有优先权基础上，引入了几何分布的概念，通过计算待修复块的相似块的几何分布的离散度来更新优先权计算方

5、式，得到更加合理的修复顺序。（2）结构优先修复策略和区域划分：通过分析研究了图像的视觉理论，提出了结构优先修复策略和区域划分。首先修复结构区域，在结构修复的同时对结构进行拟合来判断结构修复何时停止，最后修复非结构区域。与现有图像修复算法相比较，该算法对图像中边缘的修复效果有明显的改善。本文在进行充分的理论分析基础上，对提出的改进算法进行了大量的实验仿真，验证了本算法的有效性与可行性。关键词：图像修复稀疏表示几何结构稀疏结构优先论文类型：应用基础研究类I西安电子科技大学硕士学位论文IIABSTRACTABSTRACTThedigit

6、alimageinpaintingisimportantbranchinthedomainofimageprocessing.Thegoalofimageinpaintingistorepairthedamagedareaoftheimagewiththeknownareaaccordingtothealgorithmortherules.Theimageinpaintingcanbedividedintotwokinds:smallscaleregionalimageinpaintingandimageinpaintingbas

7、edontexturesynthesis.Theformer’smainidealistochangetheimageinpaintingprocessintoPDESfunctionmodels,sowecandealwiththeimagewithintelligentoptimizationmethod.Thiskindofalgorithmestablishesthemodelontheboundaryofthedamagedimage,andthenfillsthedamagedareaautomaticallybysm

8、oothlypropagatingimformationfromthesurroundingareasalongthenormalofdirectionisophote.Italsosmoothsthenoisewhilepreservingthe