图像场景的空洞填补方法研究与实现

admin · 发表于 7 小时前

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基于视频素材的虚拟场景生成是虚拟现实与增强现实的典型研究热点，图像虚拟场景生成是视频虚拟场景生成的重要组成部分。由于图像虚拟场景的对象提取和场景编辑可能会产生“空洞”现象，为了确保图像虚拟场景的完整性，需要填补或者修复图像虚拟场景中存在的“空洞”。本论文依托相关科研课题，调研分析了相关国内外研究现状，开展了图像虚拟场景的空洞填补方法研究，给出了一种图像空洞填补贪婪算法，提出了一种图像空洞填补多尺度全局采样算法。主要研究工作如下。针对空洞区域面积相对较小的图像场景，本论文给出了一种图像空洞填补贪婪算法。该算法首先基于图像主要简约图模型（Primal Sketch）将图像划分为结构部分和纹理部分，并计算结构部分的几何特征；然后，利用张量投票算法自动连接空洞区域缺失的结构线，完成图像结构信息的填补；在此基础上，该算法根据置信度、梯度值、距离值计算空洞区域边界点的优先级，给出了基于统一图像描述符和k-d树的快速相似图像块搜索算法，利用最高优先级边界点的图像块搜索并确定用于空洞填补的候选图像块；最后，融合候选图像块与已知图像，完成空洞区域的纹理信息填补。针对空洞区域面积相对较大的图像场景，本论文提出了一种图像空洞填补多尺度全局采样算法。该算法首先将空洞区域划分为几何层和纹理层，利用张量投票算法恢复出空洞区域的几何层；然后，对图像空洞区域进行多尺度的网格划分，形成空洞区域的多尺度图结构，并在多尺度图结构上定义针对空洞填补题目的后验概率模型；并且，通过基于模拟退火的马尔科夫链蒙特卡罗方法，求解该后验概率模型的全局最优解；最后，根据全局最优解对应的空洞区域整体采样集，合成空洞区域的缺失图像信息。在上述研究工作基础上，本论文设计实现了图像空洞填补软件工具，用户可以选择图像空洞填补贪婪算法或者图像空洞填补多尺度全局采样算法，完成图像空洞填补。实验结果表明：本论文的图像空洞填补贪婪算法可以提高相似图像块的搜索速度，本论文的图像空洞填补多尺度全局采样算法具有较好的填补效果。

图像场景的空洞填补方法研究与实现

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