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图像修复问题主要关心图像中与视觉效果密切相关的结构和纹理两类信息。对应于这两类信息,基于偏微分方程的修复方法和基于纹理合成的方法各自取得了一定的发展。但是,由于两类待修复信息在本质上的不同,因此相对应的两类修复方法也具有不兼容性。具体地讲,基于偏微分方程的方法由于不适用于刻画纹理信息无法修复纹理,而基于纹理合成的修复方法在结构信息方面具有弱势,容易造成人工边界。为了获得更好的修复效果,基于图像分解的修复方法将两类修复方法加以结合,先将待修复图像分为结构部分和纹理部分,然后分别采用结构修复方法和纹理修复方法修复之后,将修复结果合并,这样的修复结果比单纯采用结构修复方法或纹理修复方法效果要好。
与很多基于偏微分方程的修复方法相同,经典的TV修复方法无法修复纹理;OABE方法将图像修复偏微分方程加以拓展,使得所提出的OABE方程对于简单的结构性纹理缺失也可以修复,但该方法只处理待修复区域是方形马赛克的情况。
针对TV模型和OABE方法的不足,本文提出一种无需图像分解预处理的、可修复图像局部结构纹理的新方法,同时新方法在修复纹理的同时还可以完成结构的修复。基本思想是先利用待修复区域周围信息,获取待修复区域的近似局部纹理方向,并由此引入局部纹理坐标系,然后在新坐标系下建立方向TV修复方程。
标准图像的实验过程和实验结果表明,本文提出的修复方法可有效地修复任意形状的局部简单纹理缺失并保持原TV模型对边界具有较好修复效果的特征,因此在修复前无需进行结构和纹理分解。同时该方法在计算速度方面也较经典TV方程具有优势。对比实验表明,本文方法的修复效果较经典的TV模型有大幅改进。在通用性方面,本文的修复方法适用于任意形状的、局部的、简单的结构型纹理缺失,而不适用于随机纹理或复杂纹理的修复。