陳少鋒

摘要：我國科技技術(shù)的提升，使圖像修復(fù)技術(shù)得到較快發(fā)展，該技術(shù)主要是對圖像中損壞部分進(jìn)行修復(fù)，以保證圖像完整。圖像在保存期間，易受外界因素影響，導(dǎo)致圖像產(chǎn)生裂縫、劃痕以及脫落等問題。隨著科技的不斷發(fā)展，圖像修復(fù)技術(shù)的應(yīng)用逐步實現(xiàn)了數(shù)字化，通過數(shù)字圖像修復(fù)技術(shù)進(jìn)行修復(fù)，不用在原圖像上進(jìn)行修復(fù)，降低了原圖像進(jìn)一步損壞的風(fēng)險。

關(guān)鍵詞：數(shù)字圖像修復(fù)技術(shù)；圖像壓縮；應(yīng)用

中圖分類號：TP3 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-3044（2018）24-0175-02

一些圖像由于受到人為或者自然因素影響，使局部畫面損壞，但也有一些原因使圖像局部信息缺損，比如某些原因移走了圖像中的目標(biāo)信息而留下信息空白區(qū)，利用數(shù)字圖像修復(fù)技術(shù)時，在處理、壓縮以及傳輸圖像時造成信息丟失而留下的信息缺損區(qū)。在對圖像進(jìn)行修復(fù)時，需要對圖像進(jìn)行壓縮，保證圖像整體信息的完整性，以達(dá)到圖像修復(fù)的目的。

1 數(shù)字圖像修復(fù)技術(shù)概述

圖像修復(fù)技術(shù)也叫圖像修補技術(shù)，主要是對圖像中缺失或者損壞的部分進(jìn)行還原的一種技術(shù)[1]。隨著科技的進(jìn)步，圖像修復(fù)技術(shù)也得到了快速發(fā)展，使圖像修復(fù)技術(shù)實現(xiàn)了數(shù)字化，不但能夠有效提升修復(fù)能力，而且使修復(fù)后的圖像自然、連續(xù)，很難發(fā)現(xiàn)圖像修復(fù)過的痕跡，具有較高的觀賞效果。文藝復(fù)興時期，較多學(xué)者采用一定的修復(fù)方法對圖像進(jìn)行修復(fù)，由于科技技術(shù)的不成熟，藝術(shù)家通過對缺失部位進(jìn)行不斷潤色與翻新，達(dá)到圖像修復(fù)的目的。在潤色與翻新的過程中，不能破壞圖像的風(fēng)格，這對當(dāng)時修復(fù)技術(shù)而言，需要花費較多精力與時間。隨著人們對藝術(shù)品的關(guān)注度不斷提高，使數(shù)字圖像修復(fù)技術(shù)得到了較快發(fā)展，其中該項技術(shù)需要通過多種不同的求解模型來完成，以達(dá)到圖像修復(fù)的最佳狀態(tài)。

2 數(shù)字圖像修復(fù)復(fù)雜性分析

2.1 區(qū)域復(fù)雜性

在對二維圖像缺失部位進(jìn)行修復(fù)時，應(yīng)當(dāng)先對需要修復(fù)區(qū)域的應(yīng)用場合進(jìn)行分析，再選擇合理的修復(fù)方案，比如需要修復(fù)區(qū)域若是一種文字場合，表明此區(qū)域就是數(shù)字、字母與符號；而如果被修復(fù)的區(qū)域是為了遮擋圖像中其他區(qū)域，表明被修復(fù)區(qū)域圖像是景色中的目標(biāo)物體；若是對圖像進(jìn)行重新上色，表明修復(fù)區(qū)域是整個空間，這就需要把圖像以網(wǎng)狀的形式呈現(xiàn)，對網(wǎng)狀中像素進(jìn)行上色[2]。另外，圖像的修復(fù)需要對缺失區(qū)域進(jìn)行大量的填充，工作量較為繁雜，在修復(fù)過程中必須要借助2-D子區(qū)域和1-D結(jié)構(gòu)來完成，以確保圖像修復(fù)的完整性以及準(zhǔn)確性。

2.2 圖像復(fù)雜性

在對圖像進(jìn)行修復(fù)時，需要用到專業(yè)的計算方法，其中多分辨率小波計算方法主要是對較為復(fù)雜的圖像修復(fù)實施的一種計算方法。多分辨率小波計算方法中需要用到SOBOLEV函數(shù)，可以對圖像進(jìn)行合理重構(gòu)，該函數(shù)在較為粗糙的尺度中具有較強(qiáng)的重構(gòu)能力，但是無法滿足在精細(xì)尺度下的圖像重構(gòu)要求。圖像中都有較多連續(xù)結(jié)構(gòu)，這就需要采用精細(xì)尺度對圖像中細(xì)節(jié)結(jié)構(gòu)進(jìn)行修復(fù)，這對精細(xì)尺度的要求比較高，不管是對圖像中的拐角或是交匯處的修復(fù)，都必須要確保幾何特征的完整呈現(xiàn)，并對圖像中較為細(xì)節(jié)的視覺信息進(jìn)行還原。此外，在進(jìn)行圖像修復(fù)過程中，為了提升修復(fù)效率，可以通過建立不同的空間函數(shù)來實現(xiàn)。

2.3 模式復(fù)雜性

圖像修復(fù)的主要目的是滿足人們視覺的享受，這就需要在建立修復(fù)模式時建立一個能夠滿足人們視覺需求的視覺模式，較為常用的是鏡像對稱模式。若圖像中人的眼睛出現(xiàn)了劃痕，人們就會根據(jù)日常經(jīng)驗想象出殘缺部分，但是若根據(jù)技術(shù)手段實施修復(fù)，很難達(dá)到人們想象出的效果，導(dǎo)致修復(fù)效果大打折扣。在此基礎(chǔ)上利用鏡像對稱模式，能夠有效地把眼睛劃痕部位缺失的部分完整地修復(fù)，這種修復(fù)模式對圖像的精度要求特別高，在修復(fù)的過程中可以使用建立中軸線方法來完成，把已知區(qū)域圖像移動到未知區(qū)域，以達(dá)到圖像的重構(gòu)。

3 數(shù)字圖像修復(fù)技術(shù)在圖像壓縮中的應(yīng)用

3.1 基于修復(fù)技術(shù)的圖像壓縮系統(tǒng)框架

在不改變圖像壓縮技術(shù)基本協(xié)議的情況下，在圖像進(jìn)行編碼前對圖像特征信息進(jìn)行提取，再將編碼后的圖像通過信息進(jìn)行重建，以此來完成修復(fù)。在修復(fù)過程中，信息的提取大大降低了圖像修復(fù)的難度，不但能夠有效避免重建后圖像的失真，而且有利于圖像修復(fù)效果。所以，信息的提取對圖像壓縮系統(tǒng)起到關(guān)鍵性作用。

圖像邊緣可代表圖像的大致輪廓，在視覺分析過程中較為重要，人眼對圖像邊緣的變化尤為敏感，所以對圖像邊緣的連接直接影響著圖像質(zhì)量。在圖像修復(fù)時，將圖像邊緣作為修復(fù)時可利用的信息，能夠?qū)D像進(jìn)行更好的修復(fù)。另外，編碼前，需要對圖像邊緣信息進(jìn)行擴(kuò)充與提取，根據(jù)邊緣擴(kuò)充圖對圖像進(jìn)行處理，并通過壓縮系統(tǒng)進(jìn)行壓縮修復(fù)[3]。同時，應(yīng)當(dāng)對不完整圖像進(jìn)行解碼，再根據(jù)信息對解碼后的圖像進(jìn)行修復(fù)。

3.2 圖像預(yù)處理

圖像預(yù)處理主要包含邊緣擴(kuò)充、邊緣檢測及去除視覺冗余，在壓縮系統(tǒng)中較為重要，能夠有效對預(yù)處理后的圖像進(jìn)行解碼，并提升圖像壓縮比。首先，對圖像邊緣進(jìn)行提取，在不同邊緣檢測算法中，算子邊緣檢測性能較高，再利用算子對邊緣實施擴(kuò)充。提取出來的邊緣圖像是一個二值圖像矩陣，對邊緣位置可有效呈現(xiàn)，但是原始圖像邊緣信息無法顯示，且算子檢測的邊緣信息較為細(xì)化，由于信息較少，會對圖像修復(fù)造成一定影響。因此，對圖像邊緣進(jìn)行擴(kuò)展，并需要找到原圖像邊緣位置。本文通過把二值圖像中的邊緣點向不同方向進(jìn)行兩個像素寬度的擴(kuò)充，再顯示原圖像邊緣擴(kuò)充點位置，在此期間應(yīng)保持其余像素點，可顯示原圖像邊緣擴(kuò)充圖，如圖1所示[4]。

再對擴(kuò)充圖進(jìn)行視覺冗余的去除，由于邊緣區(qū)域的擴(kuò)充較為重要，在修復(fù)時必須要擴(kuò)充信息，其余區(qū)域修復(fù)較為容易，所以該區(qū)域的修復(fù)可以進(jìn)行實時丟棄處理。原圖像在進(jìn)行邊緣擴(kuò)充時，如果一個9*9圖像塊中像素值是“0”，則丟棄該圖像塊，并填為黑色，此種丟棄方法高效、簡單。

3.3 圖像修復(fù)技術(shù)的解碼方案

樣本塊的圖像修復(fù)技術(shù)本質(zhì)上是紋理合成技術(shù)，對丟失的紋理有比較好的修復(fù)效果，在邊緣結(jié)構(gòu)中平坦區(qū)域的紋理信息較多，因此在此基礎(chǔ)上可以通過紋理信息采用紋理合成技術(shù)，此種方法能夠有效提升修復(fù)質(zhì)量。另外，在進(jìn)行圖像預(yù)處理時，丟棄的單位是圖像塊，紋理合成技術(shù)是通過“塊”為單位實施圖像修復(fù)，且丟棄圖像區(qū)域信息缺失較多，紋理合成技術(shù)對較大區(qū)域有更好的修復(fù)效果，并且計算方法也有較高的準(zhǔn)確性。在圖像修復(fù)時，應(yīng)保證圖像修復(fù)技術(shù)與壓縮一致，將修復(fù)圖像塊與丟棄圖像塊的大小設(shè)定為9*9，能夠有效提升圖像修復(fù)質(zhì)量。樣本塊圖像修復(fù)技術(shù)與其他技術(shù)相比，具有簡單快捷、計算量小以及適合在其他系統(tǒng)中移植等優(yōu)點，并且與傳統(tǒng)方法相比有更好的視覺效果。

3.4 系統(tǒng)性能評價指標(biāo)

對圖像壓縮系統(tǒng)性能的評價主要通過以下兩個方面：1）像素平均花費的比特數(shù)；2）重新建立的圖像質(zhì)量。其中，像素平均花費的比特數(shù)用[bpp]來表示，隨著數(shù)值的不斷變小，壓縮比越高，計算公式如下：

圖像修復(fù)技術(shù)中的壓縮系統(tǒng)，主要是通過去除原圖像中的視覺冗余來提高圖像的壓縮比，研究方法不只是局限于圖像壓縮系統(tǒng)協(xié)議，對視覺中的概念也有更多地考慮，利用邊緣以及紋理等特征對視覺冗余進(jìn)行消除，以此提升壓縮比，該方法主要的問題就是會丟棄原圖像的一些信息，降低重新建立質(zhì)量。為此，對此種壓縮系統(tǒng)的評價，需要對壓縮比與重建圖像質(zhì)量進(jìn)行實時關(guān)注。其中，圖像質(zhì)量評價有主客觀兩種，客觀評價主要是對原圖像與重建圖像進(jìn)行計算，并用峰值信噪比[PSNR]來表達(dá)，圖像隨著[PSNR]的增加，質(zhì)量越高，計算公式如下[5]：

4 結(jié)語

綜上所述，數(shù)字圖像修復(fù)技術(shù)在圖像壓縮中的應(yīng)用，能夠有效確保圖像的完整性，可保證我國重要行業(yè)中圖像信息的完整，比如文物修復(fù)、古代畫像修復(fù)等。目前，數(shù)字圖像修復(fù)技術(shù)的應(yīng)用較為廣泛，涉及的行業(yè)較多，生活中也離不開此項技術(shù)的應(yīng)用，由此可以看出數(shù)字圖像修復(fù)技術(shù)具有較大的發(fā)展前景。我國在數(shù)字圖像修復(fù)技術(shù)的應(yīng)用過程中，取得了較大成績，并不斷擴(kuò)展此項技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域，并在新領(lǐng)域應(yīng)用中進(jìn)行問題的反饋，以推動數(shù)字圖像修復(fù)技術(shù)的未來發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

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[3] 元海燕.數(shù)字圖像處理的關(guān)鍵技術(shù)及應(yīng)用[J].信息系統(tǒng)工程， 2017（1）：89-89.

[4] 李梅菊，祁清.數(shù)字圖像修復(fù)技術(shù)綜述[J].信息通信，2016（2）：130-131.

[5] 梁淑芬，郭敏，梁湘群.改進(jìn)的Criminisi算法的數(shù)字圖像修復(fù)技術(shù)[J].計算機(jī)工程與設(shè)計， 2016（5）：1314-1318.

【通聯(lián)編輯：張薇】