孔春麗　王應(yīng)邦

摘 要 隨著我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)及科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展與提高，圖像及視頻處理技術(shù)被逐漸運(yùn)用到各個(gè)行業(yè)，而圖像視頻的修復(fù)技術(shù)也在此過(guò)程中得到不斷進(jìn)步與發(fā)展。本文以修復(fù)技術(shù)的概念為切入點(diǎn)，對(duì)圖像及視頻的技術(shù)修復(fù)背景進(jìn)行描述，探討圖像視頻處理中的修復(fù)技術(shù)的應(yīng)用。

【關(guān)鍵詞】圖像 視頻 修復(fù)技術(shù)

圖像的修復(fù)技術(shù)具有源遠(yuǎn)流長(zhǎng)的歷史，它最早出現(xiàn)在文藝復(fù)興時(shí)期，藝術(shù)家們?yōu)榱嘶謴?fù)被破壞的物作品，依據(jù)人們的想象力對(duì)受損部分進(jìn)行修復(fù)。隨著科學(xué)技術(shù)水平的提升人們將藝術(shù)作品的修復(fù)觀念應(yīng)用在現(xiàn)代圖像與視頻處理技術(shù)上，得以廣泛應(yīng)用并取得良好的修復(fù)效果。

1 修復(fù)的概念

圖像視頻的處理包括很多方面，其中數(shù)字及視頻的修復(fù)技術(shù)就是圖像視頻處理的重要組成部分。圖像視頻修復(fù)技術(shù)是運(yùn)用科學(xué)計(jì)算的方法，通過(guò)對(duì)圖像視頻中的受損信息進(jìn)行補(bǔ)充，以達(dá)到恢復(fù)圖像或視頻的原來(lái)面貌的目的。

為了使觀察者察覺(jué)不到圖像或視頻的修復(fù)，需要做好以下兩方面的工作，一是確定修復(fù)區(qū)域。采用人工統(tǒng)計(jì)的方法進(jìn)行確定，對(duì)視頻或圖像需要修補(bǔ)的部分進(jìn)行明確標(biāo)注，以確定需要修補(bǔ)的范圍。二是對(duì)確定的區(qū)域進(jìn)行重點(diǎn)修復(fù)，對(duì)圖像或視頻已經(jīng)標(biāo)注的修復(fù)的范圍，采用可用、有效的信息，進(jìn)行重點(diǎn)恢復(fù)與重建。

2 修復(fù)技術(shù)的發(fā)展

圖像與視頻的修復(fù)技術(shù)的運(yùn)用，源于文藝復(fù)興時(shí)期藝術(shù)家對(duì)藝術(shù)作品的修復(fù)。它與藝術(shù)作品的修復(fù)技術(shù)不同，不僅能去除圖像的干擾與模糊影像，改善圖像的質(zhì)量，還能對(duì)圖像的受損甚至空白區(qū)域進(jìn)行填補(bǔ)與修復(fù)。

最早將修復(fù)的概念引入圖像與視頻的處理技術(shù)中的是M.Bertalmio，他通過(guò)偏微分方程的使用，建立了圖像修復(fù)算法模型，將圖像的信息與構(gòu)造按一定的方法傳遞到需要修復(fù)的區(qū)域。這種算法雖然能對(duì)視頻內(nèi)的噪聲干擾進(jìn)行有效去除，但由于它使用的范圍較小，對(duì)大面積的紋理或復(fù)雜的區(qū)域修復(fù)效果不理想，甚至出現(xiàn)模糊影像的現(xiàn)象。

隨后，經(jīng)過(guò)多個(gè)科學(xué)家對(duì)視頻修復(fù)技術(shù)的完善，已逐漸形成較為完善的修復(fù)概念。由于視頻修復(fù)是圖像修復(fù)在時(shí)間上的擴(kuò)充與完善，因此，在整個(gè)運(yùn)動(dòng)修復(fù)的過(guò)程中，視頻修復(fù)是最優(yōu)的選擇，它不僅可以將圖像進(jìn)行動(dòng)態(tài)背景與靜態(tài)背景區(qū)分，還可以增強(qiáng)修復(fù)過(guò)程中的連續(xù)性，在實(shí)踐過(guò)程中具有很好的修復(fù)效果。

3 修復(fù)技術(shù)在圖像視頻處理的應(yīng)用

圖像的修復(fù)步包括以下幾方面的內(nèi)容。一是靜態(tài)圖像修復(fù)。靜態(tài)修復(fù)是指對(duì)照片或膠片丟失的信息恢復(fù)、無(wú)線傳輸信息的修復(fù)、圖像壓縮及馬賽克部分的圖像處理技術(shù)等。二是動(dòng)態(tài)圖像修復(fù)。動(dòng)態(tài)修復(fù)也叫視頻修復(fù)，是指對(duì)序列中指定標(biāo)記的去除、劃痕污染區(qū)的修復(fù)處理及視角空白區(qū)域的填充等。

3.1 對(duì)現(xiàn)存修復(fù)算法的改進(jìn)

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)存的修復(fù)算法技術(shù)被廣泛應(yīng)用到各個(gè)行業(yè)。雖然在應(yīng)用過(guò)程中，取得了較好的修復(fù)效果，但其自身的缺陷也被逐漸暴露出來(lái)。這些缺陷主要分為以下幾個(gè)方面。一是現(xiàn)存的修復(fù)算法修復(fù)只能對(duì)較小或構(gòu)造較為簡(jiǎn)單的一些區(qū)域進(jìn)行修復(fù)，對(duì)于面積較大或結(jié)構(gòu)紋理較復(fù)雜的區(qū)域修復(fù)效果不理想。二是空域或時(shí)域的承接連續(xù)性不強(qiáng)，尤其在不同的區(qū)域進(jìn)行匹配銜接操作時(shí)，在連續(xù)播放過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)模糊甚至閃爍不停的現(xiàn)象，對(duì)視覺(jué)效果造成嚴(yán)重的影響。三是復(fù)雜性不高。在實(shí)際視頻修復(fù)過(guò)程中，對(duì)復(fù)雜性較高的序列不能有很好的處理效果。

因此，針對(duì)這種情況，可以對(duì)以下幾個(gè)方面進(jìn)行改進(jìn)。一是在使用微偏分的基礎(chǔ)上，通過(guò)引入有效的微偏分方程及約束方程，對(duì)構(gòu)造特征區(qū)域的細(xì)節(jié)信息進(jìn)行特殊處理，使線性結(jié)構(gòu)具有較強(qiáng)的連續(xù)性。二是采用紋理合成的方法，對(duì)尺寸及模板進(jìn)行匹配擇優(yōu)選擇。三是在視頻修復(fù)過(guò)程中，通過(guò)對(duì)運(yùn)動(dòng)軌跡的概念進(jìn)行引入，選擇更快速的修復(fù)算法進(jìn)行修復(fù)處理。

3.2 運(yùn)用修復(fù)算法對(duì)視頻進(jìn)行壓縮

由于視頻的編碼端采用的編碼方式不同，一部分編碼端在壓縮前通常對(duì)某些結(jié)構(gòu)和特征信息進(jìn)行去除處理，而這些區(qū)域通常采用直流分量的方式，進(jìn)行MPEG2進(jìn)行編碼。這種方法雖然可以將視頻進(jìn)行壓縮，但效果不佳。因此為了更好的提升恢復(fù)效果，需要對(duì)視頻丟棄的區(qū)域進(jìn)行重點(diǎn)選擇，從而使視頻的壓縮效率與壓縮質(zhì)量達(dá)到平衡狀態(tài)。

3.3 對(duì)DTV視覺(jué)修復(fù)度的修復(fù)

修復(fù)技術(shù)對(duì)DTV視覺(jué)修復(fù)度的修復(fù)，主要是指對(duì)視頻中影響人們觀感的標(biāo)識(shí)及字幕進(jìn)行移除處理。一般情況下，視頻中呈現(xiàn)的字幕或標(biāo)識(shí)只出現(xiàn)在屏幕的特定位置，通常采用修復(fù)方法對(duì)需要移除的區(qū)域進(jìn)行重建和保存，使移除的信息既不會(huì)丟失，也不會(huì)受到影響，更不會(huì)產(chǎn)生模糊的影像，對(duì)提高人們的視覺(jué)觀感效果有很大的幫助作用。

3.4 在三維視頻重建的應(yīng)用修復(fù)

近年來(lái)，隨著三維電視的出現(xiàn)，極大的改善了人們觀看電視的視覺(jué)效果。三維視頻的應(yīng)用是指通過(guò)對(duì)二維主視覺(jué)視頻與相應(yīng)的深度圖像進(jìn)行結(jié)合處理，從而產(chǎn)生三維視頻或是其他新視角視頻。在二維視頻生成三維視頻或其他新視角視頻過(guò)程中，主要依據(jù)深度信息與二維圖像映射，對(duì)產(chǎn)生的重復(fù)覆蓋區(qū)域和空白填充區(qū)域進(jìn)行修復(fù)處理。修復(fù)技術(shù)對(duì)視頻空白區(qū)域進(jìn)行填充，是一項(xiàng)具有廣闊發(fā)展前景的應(yīng)用技術(shù)。

4 結(jié)束語(yǔ)

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展與人們生活水平的提高，圖像與視頻在生活中隨處可見(jiàn)，但隨之也出現(xiàn)了類似于視頻的播放不流暢，圖像畫(huà)面不清晰問(wèn)題的問(wèn)題，嚴(yán)重影響了人們的視覺(jué)觀感。其他國(guó)家相比，我國(guó)的圖像視頻處理技術(shù)還不夠發(fā)達(dá)，因此，利用修復(fù)技術(shù)對(duì)視頻及圖像損壞部分或空白部分進(jìn)行填充與修復(fù)，對(duì)提升圖像視頻的處理水平具有十分重要的意義。

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作者簡(jiǎn)介

孔春麗（1976-），女，云南省宣威人。大學(xué)本科學(xué)歷?，F(xiàn)供職于保山中醫(yī)藥高等?？茖W(xué)校。主要研究方向?yàn)閳D像視頻處理、網(wǎng)站建設(shè)、大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)。

作者單位

保山中醫(yī)藥高等專科學(xué)校 云南省保山市 678000