基于各向异性扩散的旧电影图像垂直划痕修复算法

摘要

旧电影修复技术是数字图像处理、计算机视觉、数字节目非线性编辑、数字视频处理等，许多研究领域的热点方向和核心技术，由于旧电影制作设备本身的一些欠缺以及电影胶片在反复的拷贝、播放和存放过程中不可避免地会受到一些损伤，因此现保存下来的影片出现了诸如闪烁、斑点、划痕、抖动、退色、帧丢失等问题，视觉效果上很差。其中垂直划痕是比较常见的一种损伤。该领域的研究有着很高的应用价值，在国外正处于蓬勃发展阶段，国内尚处于起步阶段。
　　关于旧电影垂直划痕的检测与修复，过去主要存在两种典型算法，基于空间特征垂直划痕的检测与修复算法和基于Hough变换垂直划痕的检测与修复算法。近年来，随着偏微分方程理论在图像处理中的应用，成为了一种新型图像处理工具，逐渐引起了人们极大的关注。其发展经历了由线性到非线性，以及由各向同性扩散到各异性扩散的过程。Perona和Maiik基于各向异性扩散方程提出了P-M模型，主要是利用具有方向性的各向异性扩散方程来代替Gaussian平滑滤波器，各向异性扩散方程具有保持边界作用。本文创新点在于将各向异性扩散方程应用在检测垂直划痕中，研究了基于各向异性扩散旧电影图像垂直划痕修复算法，介绍P-M非线性扩散及它的发展模型，对两种扩散方程进行了详细的介绍，其中各向异性扩散在旧电影垂直划痕检测中起到平滑作用。首先，将带有垂直划痕的图像经过各向异性扩散处理后得到一副新的图像，即为平滑后的图像;其次，再用原图与平滑后的图像进行差值运算，得到差值图像。再次，此时利用单列均值滤波在所得的差值图像中提取到垂直划痕的模板信息;最后，根据提取到的划痕模板信息，用原图像减去划痕模板信息图像，所得到的差图像就是修复后的图像。
　　本文在Malab仿真环境下做了大量实验，并进行了详细分析，得到了满意的修复效果，基于各向异性扩散的旧电影图像垂直划痕修复算法具有计算方法简单，用时少，修复效果好的等优点。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 旧电影保存和修复的背景

1．2 旧电影保存和修复的发展

1．3 旧电影保存和修复的技术

1．4 本文组织结构

第2章 旧电影垂直划痕的检测典型算法分析

2．1 旧电影修复的主要步骤及系统框架

2．2 旧电影垂直划痕的产生和特点

2．2．1 旧电影垂直划痕产生的原因

2．2．2 旧电影垂直划痕的特点

2．3 基于Hough变换垂直划痕的检测

2．4 基于空间特征垂直划痕的检测

2．5 两种旧电影垂直划痕检测与修复算法性能比较

2．6 本章小结

第3章 旧电影垂直划痕插值修复算法

3．1 引言

3．2 最近邻域插值

3．3 双线性插值法

3．4 双三次线性插值法

3．5 实验结果分析

3．6 本章小结

第4章 基于各向异性扩散方程的旧电影图像垂直划痕检测与修复

4．1 各向同向扩散方程与尺度空间

4．1．1 线性扩散与图像线性滤波

4．1．2 尺度空间

4．2 P-M非线性扩散模型

4．2．1 P-M模型介绍

4．2．2 P-M方程有限差分离散

4．3 扩散方程中系数与方向的确定

4．4 基于各向异性扩散方程算法检测与修复算法

4．4．1 图像平滑处理

4．4．2 基于各向异性扩散方程的旧电影垂直划痕检测

4．4．3 基于各向异性扩散方程的旧电影垂直划痕修复

4．5 实验结果分析

4．6 本章小节

第5章 结论

参考文献

致谢