劉璇　浙江省寧波市北侖區(qū)公安海警學(xué)院　15801

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基于壓縮感知的圖像修復(fù)技術(shù)研究

劉璇浙江省寧波市北侖區(qū)公安海警學(xué)院15801

【文章摘要】

當前人們對于數(shù)字圖像的需求越來越多，對于圖像修復(fù)的要求也越來越高，需要在不破壞圖像信息的基礎(chǔ)上，來實現(xiàn)對圖像的修復(fù)。壓縮感知正是為了滿足人們的這一要求而產(chǎn)生的新型信號處理技術(shù)，它主要利用圖像破損部分以外的信息對破損的區(qū)域進行修補，本文主要運用形態(tài)學(xué)成分本來對壓縮感知圖像修復(fù)技術(shù)進行討論。

【關(guān)鍵詞】

壓縮感知；圖像修復(fù)；修復(fù)技術(shù)

0　前言

運用縮感知進行圖像的修復(fù)主要是利用信號的稀疏特性，可以通過少量的能夠采樣數(shù)據(jù)來來對圖像的信號進行重構(gòu)。針對這種特性，可以利用破損圖像中其他部分的信息為壓縮感知提供采樣數(shù)據(jù)，進而對圖片破損部分或是需要去除水印的部分進行重構(gòu)技術(shù)，從而實現(xiàn)對圖像的修復(fù)。

1　壓縮感知技術(shù)的基本理論

對于圖像信號采集和處理主要包括數(shù)據(jù)采樣、數(shù)據(jù)壓縮、數(shù)據(jù)傳輸和解壓等工作。在以往我們對圖像的信號進行采集的時候，要保證圖像的信號頻率帶寬比奈奎斯特采樣率低，只有這樣才能保證采樣點最終可以恢復(fù)出圖像的原信號。一旦圖像信號帶與奈奎斯特頻率相同或是高于奈奎斯特頻率，就會使采樣出現(xiàn)混疊現(xiàn)象，采樣點也不能完整的恢復(fù)出原信號，圖片就是產(chǎn)生一定的損壞。

壓縮感知是新產(chǎn)生的一項采集和處理圖像信號的技術(shù)。其主要的優(yōu)勢在于能夠在確保不損壞圖像信息的的基礎(chǔ)上，利用信號稀疏性的特點，實現(xiàn)采集信號與壓縮信號的步驟相結(jié)合，并以極大地低于奈奎斯特采樣率的信號頻率帶寬進行信號的采集工作，最終運用重構(gòu)技術(shù)使原始信號能夠被完全恢復(fù)出來。壓縮感知理論能夠有效的降低對信號進行采樣時的頻率，極大的減少傳輸過程中信號損壞的情況，降低處理數(shù)據(jù)的時間和計算成本。

自從壓縮感知理論擺被提出以來，受到了

相關(guān)領(lǐng)域包括信息論、圖像處理、通信傳播等許多行業(yè)的廣泛關(guān)注。發(fā)展至今，壓縮感知技術(shù)已經(jīng)在圖像和數(shù)據(jù)的采集、處理、壓縮和傳輸?shù)阮I(lǐng)域進行了十分廣泛的應(yīng)用。同時，壓縮感知的稀疏性以及信號重構(gòu)技術(shù)還可以對圖像中進行去噪處理、圖像修復(fù)并對圖像的分辨率進行修改和重構(gòu)，有進一步促進了壓縮感知技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用。

2　基于壓縮感知技術(shù)的圖像修復(fù)算法

在對壓縮感知技術(shù)進行研究的過程中，可以發(fā)現(xiàn)，壓縮感知技術(shù)能夠利用較少的數(shù)據(jù)采樣完整的重構(gòu)或是恢復(fù)出原信號，基于此壓縮感知技術(shù)也逐漸的被應(yīng)用于圖像修復(fù)領(lǐng)域。通過先進的修復(fù)算法，在圖像修復(fù)的過程中將壓縮感知的稀疏表示以及信號重構(gòu)技術(shù)與傳統(tǒng)的圖像修復(fù)技術(shù)進行有機的結(jié)合，進一步發(fā)展圖像修復(fù)技術(shù)。其中，最為常見的就是在將壓縮感知技術(shù)與紋理的修復(fù)算法相結(jié)合，將線性逆問題進行規(guī)則化的處理。

塊紋理重構(gòu)算法是圖像修復(fù)技術(shù)中應(yīng)用較為廣泛的，其主要是對破損面積較大的圖像進行修復(fù)，塊紋理重構(gòu)算法主要是對破損區(qū)域進行填充式修復(fù)，根據(jù)這以特點，將壓縮感知中的稀疏表示以及信號重構(gòu)技術(shù)與塊紋理重構(gòu)算法相結(jié)合，能夠更好的對圖像中大面積的損壞進行修復(fù)和重構(gòu)以及去除目標對象等工作。

3　基于壓縮感知圖像修復(fù)技術(shù)中存在的不足以及未來的發(fā)展方向

隨著壓縮感知技術(shù)的提出和應(yīng)用，圖像修復(fù)的工作得到了進一步的發(fā)展。因此我們可以說壓縮感知技術(shù)是推動圖像修復(fù)領(lǐng)域不斷進步的巨大動力，其在圖像修復(fù)領(lǐng)域中發(fā)揮著不可替代的作用。但是我們不能滿足于這種發(fā)展并止步不前，而是應(yīng)該加大對于圖像修復(fù)相關(guān)技術(shù)的研究，發(fā)展新的算法，以滿足實際生活中人們對于圖像修復(fù)工作更高的要求，實現(xiàn)相關(guān)領(lǐng)域的可持續(xù)發(fā)展?；趬嚎s感知圖像修復(fù)技術(shù)未來的發(fā)展情況主要可以從以下三個方面來進行分析：

3.1提高對于圖像的認知

當前所發(fā)展的圖像修復(fù)技術(shù)并沒與對圖像的規(guī)律有一個科學(xué)而全面的認知，因此并沒能充分的應(yīng)用相關(guān)的規(guī)律來進行圖像的修復(fù)。因此在修復(fù)的過程中，也僅僅只是單一的對一部分的圖像信息進行運用，缺乏綜合性的考量[4]。那么今后的研究重心就要放在如何對圖像進行全面系統(tǒng)的認識，充分的了解圖像的規(guī)律，并在此基礎(chǔ)上對圖像的信息和規(guī)律進行利用，針對不同的情況選擇合適的算法，以確保各個算法都能發(fā)揮自身的優(yōu)勢。

3.2簡化算法

基于壓縮感知技術(shù)的圖像修復(fù)算法雖然能夠很好的對破損圖像進行修護，但是在不斷迭代的過程中，修復(fù)圖像所使用的算法就有一定的難度，因此會消耗較多的時間。那么就需要在未來的研究重，尋找簡化算法的方式，從而有效的提高信號重構(gòu)的速度，進一步提高圖像修復(fù)的效率。

3.3與先進科學(xué)技術(shù)相結(jié)合

基于壓縮感知理論的圖像修復(fù)技術(shù)，并不是獨立存在的，例如利用塊紋理重構(gòu)法進行圖像修復(fù)時，就是與貝葉斯理論相結(jié)合，從而發(fā)揮出巨大的作用。因此在未來的發(fā)展中，要注意將更多的先進科學(xué)技術(shù)融入基于壓縮感知的圖像修復(fù)技術(shù)中，從而促進圖像修復(fù)技術(shù)的發(fā)展。

4　總結(jié)

基于壓縮感知的圖像修復(fù)技術(shù)是當前應(yīng)用最為廣泛的圖像修復(fù)技術(shù)，它可以利用較少的數(shù)據(jù)采樣還原出原始信號，從而實現(xiàn)對圖像的修復(fù)。因此應(yīng)當加大對于這項技術(shù)的研究，促進圖像修復(fù)技術(shù)的進一步發(fā)展。

【參考文獻】

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[5]胡春海,張湃,張海峰.可實現(xiàn)圖像自修復(fù)的壓縮感知超分辨率成像[J].計算機輔助設(shè)計與圖形學(xué)學(xué)報,2012,12:1621-1630.