虚拟三维破损图像复原真实性优化研究

2017-11-01大连东软信息学院数字艺术系

电子世界 2017年19期

大连东软信息学院数字艺术系李放

虚拟三维破损图像复原真实性优化研究

大连东软信息学院数字艺术系李放

破损图像复原技术是在传统美术学的基础之上，应用计算机技术还原被破损画作的原貌，且要求复原后的图像必须与原图保持统一格调。本文对原有破损图像复原技术进行了创新，建立了一种新型虚拟三维破损图像复原优化仿真模型，且通过实验证明经过该模型复原的图片在图像复原时间和复原清晰度上都具有更高的可行性。

虚拟三维；破损图像复原；真实性

目前阶段，破损图像复原技术被广泛应用于人们生活的各个方面，过去我国一直依靠引进其他国家的技术发展自己的图像复原事业。但随着科技手段的发展与进步，我国学者提出了将电子计算机技术与图像复原技术相结合的新型理念，并在理论基础的支持下尝试将该项技术运用在案件侦破等领域，且获得了使用者的一致好评。因此，相关科研人员加大力度对该项技术进行研究，从二十世纪末期到现在，我国已经建立了完善的虚拟三维破损图像复原理论，但由于种种原因，所复原的图像仍然存在着真实性不高的问题[1]。为了改善这个现状，本文在原有仿真模型的基础上进行了改革，建立了一种新型的优化仿真模型，且通过实验证明了优化仿真模型所复原图片确实具有更高的真实性。

1 三维破损图像复原原理

简单来说三维破损图像复原原理就是将待复原的图片通过电子扫描仪输入电脑，并通过计算机对图片本身的图形图像构成进行分析，并按照分析结果将破损的图片恢复成受损前状态。计算机在分析过程中首先要计算出虚拟图像的信号强度，并通过建模得出模糊核值，再对模糊核值进行不规则取样，找出分布数据最多的样本区间，在该区间中找到出现最多的数据[2-3]，再对该数据进行反推，得到一个还原算法，则该还原算法即为复原的理论依据。这整个过程的计算都遵循如下公式：

其中w是在以x、y、z为坐标轴的空间直角坐标系中的随机点，都为自然常数，p为模糊值。在对p进行不规则取样时，有如下公式：

2 虚拟三维破损图像复原优化仿真模型的建立

2.1 建立优化复原算法

仿真模型的复原算法是通过对像素点所处环境的图像灰度进行取样计算，得出像素点的图像滤波系数，再对噪点所处环境的图像灰度进行取样计算，得出噪点的图像纯度系数。将二者进行对比能够得到像素点与噪点所处区域的结构相似度[4]，相似度越高则说明该图片的受损程度越低，反之则越高。这整个过程中使用的计算公式与（1）相同，整体的工作流程如图1所示：

图1 优化复原算法工作流程

图2 复原图像清晰度对比图

2.2 建立图像复原模型

图像复原模型的建立是整个优化仿真模型的核心部分，其建立过程主要依靠对SSIM值和ISNR值的计算。SSIM代表结构近似度，它主要的作用就是分析在正常情况下，均匀的像素背景中能产生多少种不同的图像环境。而ISNR是像素点与噪点平均量的比值，通过ISNR值得确定，可以得出该图片的复原难度。通常情况下，我们会将计算得到的两个数值进行比较，并将比较结果命名为虚拟图像复原系数，如果该无线接近1，则表示该图片的复原难度较大，如果该系数无线接近0则表示该图片极易富源，等于0则说明图片没有受损。一般时候，图像复原系数都处于0.3-0.7之间，或者也可以说只有复原系数位于该区间之中的图片具有复原价值。

2.3 建立虚拟三维破损图像复原优化仿真模型

优化复原算法和图像复原模型就好比河流的主干道，这两部分承担了整个优化仿真模型的绝大多数工作。在这两个组成部分正常工作的前提下，我们只需对每一步骤产生的数据进行收集，并输入进模拟器当中。模拟器通过反复的实验，并将每一次实验复原的图像与原图进行对比，最终在显示器中显示的图像信息，就是经过模拟器对比产生的与原图相似度最高的图像，也就是复原图像[5-6]，至此整个优化仿真模型也就完成了一个周期的工作流程。