計(jì)算機(jī)圖像修復(fù)技術(shù)

徐冬青

摘 要：隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，當(dāng)今的時(shí)代已經(jīng)是一個(gè)網(wǎng)絡(luò)的時(shí)代，而這一時(shí)代最為基本的工具就是計(jì)算機(jī)，計(jì)算機(jī)的使用已經(jīng)遍及了人們的學(xué)習(xí)和生活當(dāng)中，成為人們?nèi)粘Ｉ钪兴豢苫蛉钡挠闷?。?jì)算機(jī)也成為圖像存儲(chǔ)的主要工具，給圖像的保存帶來(lái)了極大的方便，但是，存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)中的圖像可能會(huì)因?yàn)楦鞣N各樣的因素而遭受損壞，所以，圖像的修復(fù)技術(shù)就顯得尤為重要了。本文首先對(duì)計(jì)算機(jī)修復(fù)這一較為抽象的概念進(jìn)行了簡(jiǎn)單的描述，在此基礎(chǔ)上，分析介紹了目前較為廣泛使用的計(jì)算機(jī)圖像修復(fù)技術(shù)。

關(guān)鍵詞：計(jì)算機(jī)圖像；修復(fù)技術(shù)；問(wèn)題描述；技術(shù)介紹

中圖分類(lèi)號(hào)：TP391.41

計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)的信息在各種因素的作用下可能會(huì)被破壞，一旦信息缺失，將會(huì)造成圖像的無(wú)法解讀，圖像的修復(fù)技術(shù)的研究可以將原本被破壞的圖像恢復(fù)到其最初的面貌，能夠?qū)⒖瞻椎男畔⒔o找回，從而恢復(fù)圖像的完整面貌。這一技術(shù)在電影的特技和文物的保護(hù)上能夠起到舉足輕重的作用，因此，這是當(dāng)今的一個(gè)研究熱點(diǎn)，圖像的產(chǎn)生也就意味著圖像修補(bǔ)技術(shù)的必要性，而該技術(shù)將會(huì)不斷發(fā)展。

1 計(jì)算機(jī)圖像修復(fù)的描述

對(duì)于計(jì)算機(jī)的圖像修復(fù)技術(shù)，如果從數(shù)學(xué)的角度進(jìn)行分析，那么可以較為簡(jiǎn)單地用區(qū)域的概念來(lái)闡述，在某一個(gè)區(qū)域內(nèi)，某部分的信息是殘缺的，而其它的信息則是已知的，要根據(jù)現(xiàn)有的已知信息將殘缺部分的信息找回，從而使其恢復(fù)到原先的狀態(tài)或者是接近原先的圖像。但是，如果想要將圖像修復(fù)到和殘缺之前一模一樣，就需要足夠并且準(zhǔn)確的信息量，然而，實(shí)際中所殘缺的各種圖像，有些的殘缺程度往往非常嚴(yán)重，所以，很難保證所被修復(fù)的圖像和原先的圖像時(shí)沒(méi)有任何差別的，按照目前的修復(fù)技術(shù)，所能夠保證的只是最大程度地將其修復(fù)到和原圖像接近。因此，在這種現(xiàn)狀下，研究者提出了各種假設(shè)，針對(duì)圖像修復(fù)這一問(wèn)題，還需要不斷地研究和探索，不斷地提高圖像修補(bǔ)技術(shù)的功能，從而在圖像缺失嚴(yán)重的情況下，也能夠較為準(zhǔn)確地恢復(fù)圖像的缺失和損壞部分。

2 計(jì)算機(jī)圖像修復(fù)技術(shù)介紹

2.1 O live ira技術(shù)

在該技術(shù)的使用下，計(jì)算機(jī)在處理?yè)p壞的圖像時(shí)，并不能夠非常準(zhǔn)確地恢復(fù)原本的圖像，因?yàn)闅埲钡膱D像所缺失的部分可能程度較大，而且它可能和任意空間出現(xiàn)斷絕，因此在采樣技術(shù)的作用下，它是將斷裂缺失的部分自動(dòng)修復(fù)，缺乏一定的精準(zhǔn)性，只能夠最大程度地和原圖像接近。為了使得被修復(fù)的圖像的精確度得到提高，應(yīng)該將要處理的圖像盡可能地縮小其區(qū)域范圍，圖像的區(qū)域范圍越小，那么修復(fù)的結(jié)構(gòu)就越為科學(xué)合理而且更加精確。

在圖像的區(qū)域縮小之后，通過(guò)采用接近的模型，在以往經(jīng)驗(yàn)的總結(jié)的基礎(chǔ)上，對(duì)殘缺的圖像進(jìn)行定位，從而找出缺失的信息。這種圖像修復(fù)技術(shù)的使用前提是，人們的視覺(jué)是存在一定的誤差的，不能夠通過(guò)肉眼觀(guān)察出極為細(xì)小的差別，正是這一前提的存在，所以允許被修復(fù)的圖像的模糊區(qū)域存在。該算法下的被修復(fù)的圖像雖然比較粗糙，不能保證較高的精確度，但是它有一個(gè)很大的優(yōu)點(diǎn)，就是簡(jiǎn)單迅速，在時(shí)間上比較緊迫，并且需要修復(fù)的圖像不需要太高的精確度時(shí)，這種算法是較為有利的。

2.2 基于徑向基函數(shù)的圖像修復(fù)技術(shù)

這種圖像修復(fù)技術(shù)建立在三維曲面的重建問(wèn)題上，在曲面重建中，徑向的基函數(shù)具有足夠的優(yōu)勢(shì)，而這一優(yōu)勢(shì)可以應(yīng)用在圖像修復(fù)中，并且取得了較好的效果。在徑向基函數(shù)的原理下，該算法在計(jì)算過(guò)程中，對(duì)各分散的點(diǎn)進(jìn)行采樣，在采集到一定的點(diǎn)數(shù)之后，構(gòu)建出連續(xù)函數(shù)，只要對(duì)構(gòu)建出的函數(shù)進(jìn)行再次的采樣工作，就可以將破損的區(qū)域找出并恢復(fù)。

計(jì)算機(jī)的圖像修復(fù)就是基于這一原理上進(jìn)行的，這種算法處理的圖像，具備一定的科學(xué)合理性，并不是胡亂將缺失的信息補(bǔ)全，而是通過(guò)對(duì)所要修復(fù)的圖像，根據(jù)已有的信息進(jìn)行樣點(diǎn)的采集，以這些樣點(diǎn)為基礎(chǔ)，構(gòu)建連續(xù)函數(shù)，從而補(bǔ)全圖像。該計(jì)算方法的優(yōu)點(diǎn)在于，它能夠突出該信息的典型特點(diǎn)，從而構(gòu)建出較為合理和準(zhǔn)確的圖像，它不僅僅計(jì)算速度快捷靈敏，而且對(duì)于缺失區(qū)域較大的圖像的修復(fù)也能取得較好的效果，和第一種方法計(jì)算方法相比，明顯具備更大的優(yōu)勢(shì)，對(duì)于殘缺的圖像，具備穩(wěn)定的修復(fù)功能。

2.3 基于紋理合成的圖像修補(bǔ)技術(shù)

基于約束和紋理合成的圖像修補(bǔ)技術(shù)，這種算法極大地限制了錯(cuò)誤率，提高了修復(fù)速度和精確性，并且分割的效果比較好，而且處理的破損區(qū)域更大。該技術(shù)的應(yīng)用有其針對(duì)的范圍，在圖像給定的條件下，通過(guò)算法是使用，對(duì)其設(shè)立對(duì)應(yīng)的約束條件。在這一基礎(chǔ)上，需要圖像的樣本紋理才能夠完成，所采集的樣本信息比較繁多，所以要對(duì)其進(jìn)行篩選，在篩選完之后，將選出的信息綜合處理，在圖像的合理分割的算法上，對(duì)原先的圖像進(jìn)行處理，這一處理過(guò)程中，必須保持圖像的平滑性，否則，就會(huì)無(wú)法完好地恢復(fù)圖像。

在該種修補(bǔ)技術(shù)下，經(jīng)過(guò)一系列的處理過(guò)程，所得到的圖像時(shí)較為令人滿(mǎn)意的，除了圖像的準(zhǔn)確度和精確度得到了保證外，其圖像的修補(bǔ)速度也是非常迅速的，在較為緊急的情況下，也能夠?qū)D像修補(bǔ)到所要求的程度。這種算的前提是要選定一個(gè)采樣的區(qū)域，而這一區(qū)域的選擇是科學(xué)合理的，選擇好區(qū)域之后，自然能夠縮小圖像修補(bǔ)的范圍，將錯(cuò)誤率在一定程度上控制到最低。在紋理的采樣之后，則是對(duì)圖像的分割處理，在這種技術(shù)下，能夠最大程度地保持圖像原先的平滑性，不會(huì)給人過(guò)于突兀的視覺(jué)感官效果，使得人們?cè)谝曈X(jué)上能夠更好地接受，并且還極大提高了圖像的連續(xù)平滑性，圖像的匹配性也能夠達(dá)到修補(bǔ)的要求。

2.4 其它圖像修復(fù)技術(shù)

除了上述兩種修復(fù)技術(shù)以處，還有一些其它圖像修復(fù)方法被提出并使用，例如，整體變分方法在擴(kuò)散過(guò)程中考慮了輪廓的幾何信息，可以處理較大的區(qū)域但邊界處往往很模糊。非線(xiàn)性擴(kuò)散圖像修補(bǔ)算法能夠達(dá)到非常好的修補(bǔ)效果，而且該算法的收斂速度是其它算法所不能夠媲美的，因此，其應(yīng)用也是較為泛的。近年來(lái)，由霍星等人提出的基于連分式的圖像修復(fù)方法，在用于數(shù)字圖像的修復(fù)方面也是十分有效的，該算法因?yàn)閿?shù)學(xué)公式的引用的特殊性，使其對(duì)數(shù)字方面的圖像修復(fù)有著重要的作用，并且也取得了較為不錯(cuò)的結(jié)果。

偏微分方程的方法可以針對(duì)用戶(hù)需指定需要修復(fù)的區(qū)域進(jìn)行修復(fù)，該算法用保證邊緣處的邊界連續(xù)，但是，該方法有一個(gè)明顯的缺點(diǎn)，及時(shí)其計(jì)算的穩(wěn)定性不強(qiáng)，這樣就無(wú)法很好地保證圖像的修復(fù)質(zhì)量。圖像修補(bǔ)技術(shù)人員在偏微分方程的方法下，需要指等待被修復(fù)的圖像區(qū)域，并將圖像分為典型的3個(gè)獨(dú)立的通道，繼而，算法將每個(gè)通道需要修補(bǔ)的區(qū)域邊界的等值線(xiàn)沿著中間部分?jǐn)U散。

3 結(jié)束語(yǔ)

圖像的意味著圖像修補(bǔ)技術(shù)的出現(xiàn)，圖像修補(bǔ)技術(shù)的起步較晚，但是發(fā)展極為迅速，隨著科技的發(fā)達(dá)，計(jì)算機(jī)在圖像修補(bǔ)中得到了廣泛的應(yīng)用。圖像修補(bǔ)技術(shù)的應(yīng)用給一些電影視頻的制作等工作帶來(lái)了極大地方便，在該技術(shù)下，有殘缺的圖像能夠自動(dòng)找回所丟失或者損壞的信息，從而保證圖像的完整性，有利于對(duì)相關(guān)圖像的研究工作，由此可見(jiàn)，其重要性以及實(shí)用性是不言而喻的。目前該技術(shù)雖然取得了較大的突破，但是依然存在一些不足之處，因此還需要不斷地研究和創(chuàng)新，爭(zhēng)取更大的進(jìn)步。

參考文獻(xiàn)：

[1]胡正平，劉文，許成謙，李杰.局部自適應(yīng)學(xué)習(xí)基稀疏約束結(jié)合信息優(yōu)先權(quán)選擇擴(kuò)散的迭代圖像修復(fù)算法研究[J].儀器儀表學(xué)報(bào)，2010（03）.

[2]彭坤楊，董蘭芳.一種基于圖像平均灰度值的快速圖像修復(fù)算法[J].中國(guó)圖象圖形學(xué)報(bào)，2010（01）

[3]王書(shū)文，駱巖紅，黃偉，楊筱平，賈建芳.敦煌壁畫(huà)數(shù)字圖像修復(fù)中遇到的挑戰(zhàn)[J].西北民族大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2009（02）.