[发明专利]一种基于图像修补技术的快速去除图像污点的方法

说明书

技术领域

本发明涉及图像处理领域，特别涉及一种基于图像修补技术的快速去除图像污点的方法。

背景技术

由于长期暴露在恶劣的环境下，灰尘覆盖不均等原因造成镜头污染，而导致成像质量下降，使图像含有污点。这些污点主要是由于光线在沿直线传播的过程中，遇到镜头上积聚各类污染物（如指纹的污染物，灰尘，污垢）的阻挡而形成的。而机器视觉系统有时候不得不使用在工作过程中带上灰尘的相机，这样产生的污点图像对后续的图像分析与理解带来极大的干扰。

目前也有一些方法研究去除图像上污点的方法，例如：中值滤波器，虽然对于一般的脉冲杂质能够处理的很好，但是由于大部分的粉尘所造成的杂点都比较大，所以利用传统的去杂质的方法将会失败。另外，也有人提出利用Adobe Photoshop的修复笔刷工具或Ulead PhotoImpact的修容工具来将小污点去掉，其用法是先在没有小污点的景象区域中选定要填补小污点的材质，接着在利用滑鼠在小污点的位置上拖拽，这样就能把刚刚所选定区域上的材质填补进去而将小污点移除。但是缺点为必须人为手动选取要拿掉的小污点并找材质来填补，所以耗时耗力。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：提供一种基于图像修补技术的快速去除图像污点的方法。该方法能够自动侦测污点的位置，同时利用图像修补技术将图像中令人困扰的污点去除，并且维持图像中的材质与线性结构的完整。

本发明采用的技术方案为：一种基于图像修补技术的快速去除图像污点的方法，其特征在于实现步骤如下：

（1）将镜头污染的相机，使其光圈开到最小，并对着一张白纸或任何全白的物体拍摄；

（2）将（1）中相机拍摄的图像结合Sobel算子以及形态学的扩张运算有效地侦测污点的位置，作为之后进行图像修补所使用的遮罩。只要是同一台照相机所拍摄的图像，都套用同样的遮罩，将图像中的污点的位置标记出来；

（3）对于同一相机拍摄的含有污点的图像，根据（2）中的遮罩，标记出污点的位置，找出要填补区域；

（4）沿着污点区域的轮廓的每个像素，以其为中心定义一个patch块，计算每个patch的优先权大小；

（5）选择具有最大优先权的patch作为待匹配块，在原图中完好信息区域中搜索找到待匹配块的最佳匹配块进行替换贴补；

（6）更新贴补后的图像信息，如果图像的污点区域修补完毕则输出去除污点后的图像，否则重复步骤（4）-（6）。

本发明与现有技术相比的优点在于：首先，本发明利用了发明内容中步骤（1），（2）所述的方法，对相机中的污点的位置进行标记，该方法能够有效地自动侦测出污点的位置，而不需要人工手动标记污点的位置；其次，本发明的发明内容步骤（5）中最佳匹配块的搜索采用局部搜索算法，与全局搜索相比该算法能够减少搜索空间，提高效率的同时可以达到满意的修补效果；再次，本发明的发明内容步骤（6）中被修补区域的置信度的更新规则考虑到随着填充过程的进行，来自源区域样本的直接拷贝和搜索相似块距离的非零，不可避免地会产生一些累积误差，因此将相似度也作为置信度的衡量标准，该方法能够使有较大误差的样本块就有较小的置信度，避免了误差的累积，从而可以有效避免冗余像素的产生。

附图说明

图1是本发明的方法流程图；

图2是对着白纸拍摄的图像；

图3是将Sobel算子作用于图2的结果；

图4是扩张运算的结果，该图像将污点的位置标记出来，作为后续去污的遮罩；

图5是拍摄的污点图像；

图6将图5中的污点位置标记出来；

图7是去除图像污点的结果；

具体实施方式

步骤1将镜头污染的相机，使其光圈开到最小，并对着一张白纸或任何全白的物体拍摄。

步骤2将步骤1中拍摄的图像结合Sobel算子以及形态学的扩张运算有效地侦测出污点的位置，作为之后进行图像修补所使用的遮罩。只要是同一台照相机所拍摄的图像，都套用同样的遮罩，将图像中的污点的位置标记出来。

步骤2.1利用Sobel算子以克服图像中有亮度变化的方法来自动侦测污点的边缘。