تقنية الإصلاح التلقائي للصورة لصندوق الدرج مع بطانة شبه منحرف وتطبيقها

تقنية الإصلاح التلقائي للصورة لصندوق الدرج مع بطانة شبه منحرف وتطبيقها

الصور هي المصدر الرئيسي للمعلومات التي يحصل عليها البشر من العالم الخارجي. نظرًا لوجود صور ، ظهرت أيضًا تقنية لإصلاح الصور المكسورة. تقنية استعادة الصورة Inpainting هي فن قديم. في عصر النهضة الأوروبية ، من أجل استعادة الأجزاء المفقودة أو التالفة من الأعمال الفنية مع الحفاظ على التأثير الكلي للأعمال ، بدأ الناس في إصلاح الأعمال الفنية ، والتي كانت أساسًا لملء الشقوق أو الجروح في الأعمال ، هذا العمل يسمى Inpainting.

في الوقت الحاضر ، أصبحت تقنية إصلاح Inpainting الجديدة اتجاهًا بحثيًا نشطًا جديدًا في مجال هندسة الصور. والغرض منه هو دراسة وحل كيفية تحقيق اكتشاف أفضل للجزء التالف من الصورة ، واستعادة الجزء التالف تلقائيًا باستخدام خوارزمية إصلاح الصورة وفقًا للمعلومات الفعالة حول الصورة التالفة. على الرغم من أن بعض برامج معالجة الصور الرقمية القوية ، مثل Photoshop ، يمكنها أيضًا تنفيذ معالجة مؤثرات خاصة احترافية ومعالجة إصلاح الصور التالفة ، إلا أنها تتطلب فنيين ذوي خبرة لإجراء معالجة يدوية معقدة ، غير قادرين على تحقيق الغرض من "ذكاء الكمبيوتر" التلقائي يعالج.

لنلق نظرة أولاً على مثال لإصلاح الصورة. يوضح الشكل 1 (ب) رمز حرف مثل "@" ، جزء منه محظور بواسطة عائق. وفقًا للتجربة البصرية للأشخاص ، وبالإشارة إلى شكل الكائن المحجوب ومعلومات الصورة المحيطة ، يتم إصدار حكم تخميني أنه بعد إزالة العائق ، الشخصيات كما هو موضح في الشكل 1 (أ) أو كما هو موضح في الشكل 1 (ج) قد تظهر ، وقد تكون نتائج الإصلاح الواردة في الشكل 1 (أ) والشكل 1 (ج) صحيحة. تحاكي تقنية Inpainting للصور الحاسوبية هذا التأثير من منظور علم النفس البصري البشري. وفقًا لمعلومات حافة الكائن المراد تغطيته ، فإنه يمتد وينتشر ، ويربط الحدود في اتجاه معين ، ويملأ الجزء المغطى ، ويحقق الاتصال المرئي. بالطبع ، يمكننا أيضًا أن نرى من الشكل أن حجم المعلومات التالفة (حجم العائق) للصورة يؤثر أيضًا بشكل مباشر على حكم الاتصال البصري للأشخاص. من وجهة نظر رياضية ، فإن ظاهرة أن نتائج إصلاح الصورة ليست فريدة من نوعها في حالة عدم كفاية المعلومات حول الصورة التالفة هي مشكلة مرضية ، لذلك يجب أن تستند تقنية الرسم الداخلي للصورة أيضًا إلى نظرية رؤية الكمبيوتر. يتم حل هذه المشكلة عن طريق خوارزمية إصلاح تصميم محدودة مع افتراضات معينة.

وفقًا للنظام الهيكلي Bayesian ، فإن الصورة المثالية المثالية التي يتم الحصول عليها من البيانات غير الكاملة والمشوهة تستند إلى "أفضل فرضية" أو "أفضل تخمين" تم إجراؤه بواسطة صورة استعادة العين البشرية المحاكية. تستند هذه "الفرضية الأفضل" إلى العاملين المهمين التاليين:

1. نموذج بيانات الصورة: كيف يمكننا الحصول على مزيد من المعلومات من بيانات الصورة الموجودة في الصورة الأصلية.

2. نموذج الصورة الأولي: ما هو نوع نموذج الصورة الذي يجب أن تكون عليه الصورة الأصلية السليمة. على سبيل المثال ، إذا كنا نستعيد صورة موزة أو تفاحة في وعاء فاكهة ، فسيكون لدينا تصور مسبق بأنه يجب أن يكون بشكل سلس ومليء بالأصفر والأحمر.

لذلك ، فإن "التخمين الأمثل" هو تعظيم احتمال الأخير في نموذج احتمال بايز ، وملء الجزء المفقود أو التالف من الصورة وفقًا لقواعد خوارزمية معينة ، بحيث تكون الصورة التي تم إصلاحها قريبة من التأثير المرئي أو تصل إليه الصورة الأصلية.

بالنسبة للصورة ، فإن تقنية استعادة الرسم الداخلي لبنية النسيج ، مثل حبيبات الخشب ، ونمط الصخور ، وما إلى ذلك ، فإن الفكرة الأساسية هي محاكاة وإنشاء نسيج محلي للتعبئة. نظرًا لأن النسيج هو انعكاس لتوزيع أو خصائص مكونات المواد ، يمكن لمعلومات الشكل المحلي أن تعبر عن القواسم المشتركة لنفس النسيج. بالنسبة لخريطة النسيج ، تتشابه أي قطعتين صغيرتين من النسيج ، لذلك يمكن استخدام طريقة تركيب النسيج لإصلاح الصورة عن طريق: (1) إحصائيات الرسم البياني لمعلومات اللون لكل بكسل ضمن نطاق معين ؛ (2) إنشاء جدول وزن لحساب درجة تحديد معلومات لون البكسل ذات الصلة ؛ (3) تقييم واختيار وحدات البكسل الأكثر مطابقة لاستعادة الصورة ؛ (4) دورة حتى يتم ملء الصورة التالفة. في خوارزميات مختلفة لتركيب النسيج ، يجب أن نوسع نطاق البحث من نسيج عام إلى نسيج اتجاهي ، ونوسع نطاقه ليشمل تركيب نسيج السطح ، وتركيب نسيج الفيديو ، وما إلى ذلك.

بالنسبة لتقنية Inpainting للصور غير المنسوجة ، يستخدم الباحثون حاليًا في الغالب خوارزمية الإصلاح بناءً على نموذج المعادلة التفاضلية الجزئية عالية الترتيب (PDE). الفكرة الرئيسية هي استخدام معلومات الحافة للمنطقة المراد إصلاحها لتحديد معلومات الانتشار واتجاه الانتشار ، من تباين الحدود الإقليمية إلى الانتشار الحدودي. يمكن أن تملأ الخوارزمية مناطق متعددة بهياكل وخلفيات مختلفة في نفس الوقت ، ولا توجد قيود على العلاقة الطوبولوجية للمنطقة المصححة. بالإضافة إلى ذلك ، Manou et al. اقترح تقنية Inpainting السريعة للصورة بناءً على الأفكار المذكورة أعلاه. من خلال تحديد اتجاه خط التساوي عند حدود المنطقة المراد إصلاحها وربط خطوط التساوي المقابلة بخطوط مستقيمة ، تملأ الحدود المنطقة المراد إصلاحها عن طريق نشر معلومات الجوار للمنطقة المراد إصلاحها ضمن نطاق خط التساوي . هذه الطريقة لها تأثير جيد على إصلاح صورة الهيكل البسيط ، ويتم تقصير وقت الإصلاح بشكل كبير.

تشتمل تقنية إصلاح Inpainting على مجموعة كبيرة من التطبيقات ، أولها إصلاح تشققات الصور الثابتة وإزالة العوائق. في صناعة الطباعة ، يمكن إصلاح أنواع مختلفة من الصور الرقمية التي تحتاج إلى المعالجة قبل الطباعة ، مثل الصور الفوتوغرافية القديمة التالفة ، أو الإرسال السلبي المخدوش ، أو إزالة العوائق من الصورة التي لا تتعلق بمحتوى الصورة ، بسهولة عن طريق تقنية Inpainting. يحتاج المستخدمون فقط إلى تحديد نطاق الإصلاح ، وسيقوم الكمبيوتر تلقائيًا بإكمال الخدش أو ملء المنطقة الفارغة أو إزالة العوائق بعد ملء نمط الخلفية ، ويمكن أن يقلل بشكل كبير من الوقت وعبء العمل اليدوي لمعالجة الصورة قبل الضغط ، ولكن أيضًا وفقًا لـ نتائج الإصلاح لمزيد من معالجة الصور.

والثاني هو إصلاح الصورة المتحركة. يمكن تطبيق تقنية ترميم الرسم على صناعة السينما والتلفزيون. على سبيل المثال ، بالنسبة للنسخة السينمائية والتلفزيونية ، إذا كان أحد الإطارات المستمرة به خدوش وبقع وغيرها من الظروف التي تحتاج إلى الإصلاح ، فإننا نحول الإطارات المستمرة للفيلم إلى تسلسل صور رقمي ، ثم نستخرج معلومات مفيدة من الإطارات المجاورة لنسخ وإصلاح وفقًا لمقارنة معلومات الإطارات قبل وبعد. بالإضافة إلى ذلك ، يمكن أيضًا إزالة الترجمات بلغات مختلفة في الفيلم بواسطة تقنية استعادة Inpainting.

ثالثًا ، في بعض مجالات التصوير الفوتوغرافي ، يمكن القضاء على ظاهرة العين الحمراء في الصور الرقمية عن طريق تقنية Inpainting ، أو يمكن إصلاح الأجزاء المتداخلة في الصور المجاورة بتقنية Inpainting عندما يتم تجميع الصور الرقمية التي تم التقاطها عدة مرات معًا في صور بانورامية.

جذبت تقنية الرسم الداخلي انتباه العديد من العلماء في الصين وأصبحت مجالًا بحثيًا نشطًا في الخارج. بشكل عام ، سيتم إشراك المزايا التقنية لـ Inpainting بالتأكيد في المزيد من تطبيقات الصور ، مثل الطب الحيوي ، والاستشعار عن بعد ، وتعزيز تطوير هذه التكنولوجيا في مختلف المجالات.