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数字视频修复若干关键技术研究

作　者: 谌安军
导　师: 邹谋炎
学　校: 中国科学院研究生院（电子学研究所）
专　业: 信号与信息处理
关键词: 数字视频修复闪烁去除斑点去除总变分图像修复
分类号: TN941.3
类　型: 博士论文
年　份: 2006年
下　载: 441次
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内容摘要

电影是人类历史上极其宝贵的艺术文化遗产。然而电影胶片本身是一种容易老化的化学物质以及不恰当地被保存、播放、拷贝，使得许多旧影片或损坏或丢失。保存和修复旧电影已经成为一项刻不容缓的任务。另一方面，经过修复后的旧电影的重新公映所体现出来的艺术魅力和商业价值已经得到越来越多人的认可，同时还可以为数字电视电影提供丰富的节目源。随着数字技术的发展，数字保存和修复逐渐成为了旧电影保存和修复的主要方式。其中数字修复技术主要是利用现代视频图像处理技术修复旧电影中存在的诸如闪烁、斑点、划痕、退色等问题。针对这些问题研究高效实用的修复算法是这个领域的主要工作，国外在这方面已经开展了相应的研究工作，然而国内还未见有这方面的研究工作报道。本文主要致力于面向旧电影修复的数字视频技术研究，由于旧电影修复牵涉的内容太多，因此本文选择了闪烁去除和斑点去除作为本论文的研究内容。本文的主要工作内容以及创新点体现在以下几个方面： 1．基于闪烁参数函数空间光滑的特点，提出了一种局部运动区域检测的方法。该方法是根据局部运动区域闪烁参数函数估计与静止区域闪烁参数函数估计的差别，确定出大致的局部运动区域，从而更好地进行闪烁参数函数估计。 2．基于前后两帧图像之间由于闪烁造成的灰度差值函数空间连续光滑的特点，提出了闪烁去除的一种偏微分方程法。该方法借鉴了最小化总变分的思想，因此具有一定的抗噪性，同时该方法还避免了闪烁参数函数的阶次估计，并满足闪烁参数函数空间光滑连续的特点。 3．为了解决闪烁参数函数估计问题的病态性，提出了一种基于规整化的闪烁去除方法。该方法首次将规整化的思想引入到闪烁去除问题中来，同时避免了阶次估计的问题，保证了闪烁参数函数空间光滑连续的特点，并且对于大斑点噪声存在的情况下，具有良好的稳定性。 4．利用运动轨迹连续的特点，提出了一种基于时空结合运动矢量估计修正方法。该方法将已有的单方向斑点处不可靠运动矢量的检测方法和时间轴上

全文目录

摘要  3-5
Abstract  5-10
第一章绪论  10-20
  1.1 旧电影保存和修复的背景  10-12
  1.2 旧电影保存和修复的发展  12-13
  1.3 旧电影保存和修复的技术  13-16
    1.3.1 旧电影保存和修复国内外研究动态  14-15
    1.3.2 旧电影保存和修复的难点  15-16
  1.4 本文工作内容  16-18
  1.5 本文内容安排  18-19
  参考文献  19-20
第二章闪烁去除和斑点去除综述  20-46
  2.1 闪烁去除综述  20-29
    2.1.1 线性模型  21-26
    2.1.2 非线性模型  26-28
    2.1.3 模型的统一  28-29
  2.2 斑点去除综述  29-41
    2.2.1 斑点检测  31-36
    2.2.2 斑点修复  36-41
  2.3 本章小结  41-42
  参考文献  42-46
第三章基于局部运动区域闪烁参数修正的闪烁去除法  46-56
  3.1 背景知识  47-49
    3.1.1 迭代重加权最小二乘估计  47-48
    3.1.2 逐次超松弛迭代法  48-49
  3.2 局部运动区域检测  49-51
  3.3 运动区域闪烁参数修正  51-52
  3.4 算法流程和仿真结果  52-54
  3.5 本章小结  54-55
  参考文献  55-56
第四章基于偏微分方程的闪烁去除法  56-72
  4.1 背景知识  56-60
    4.1.1 偏微分方程及其在图象处理中的应用  56-58
    4.1.2 各向同性扩散方程  58-59
    4.1.3 各向异性扩散方程  59-60
  4.2 基于偏微分方程的闪烁去除法  60-65
    4.2.1 算法原理  60-63
    4.2.2 偏微分方程的数值求解  63-64
    4.2.3 预处理和后处理  64-65
  4.3 仿真结果  65-69
  4.4 本节小结  69-70
  参考文献  70-72
第五章基于规整化的闪烁去除方法  72-86
  5.1 闪烁参数函数求解的病态性  72-75
    5.1.1 反问题的病态性  72-73
    5.1.2 闪烁参数函数求解问题的病态性  73-75
  5.2 闪烁参数函数求解病态问题的规整化  75-80
    5.2.1 Tikhonov规整化  75-76
    5.2.2 闪烁参数函数求解的规整化  76-78
    5.2.3 闪烁参数函数求解规整化的数值实现  78-80
  5.3 算法框架和仿真结果  80-83
  5.4 本章小结  83-84
  参考文献  84-86
第六章基于时空结合运动矢量修正的斑点去除法  86-102
  6.1 运动估计  86-89
    6.1.1 光流估计的病态性  87
    6.1.2 运动估计方法  87-89
  6.2 基于时空结合运动矢量修正法  89-94
    6.2.1 分级块匹配运动估计  90
    6.2.2 运动矢量修正  90-94
  6.3 基于时空结合运动矢量修正的斑点去除  94-96
    6.3.1 斑点检测  94-95
    6.3.2 斑点区域插值修复  95-96
  6.4 仿真结果  96-97
  6.5 本章小结  97-99
  参考文献  99-102
第七章基于空时结合图像修复技术的斑点去除法  102-116
  7.1 图像修复的背景知识  102-107
    7.1.1 图像修复的误差分析  103-104
    7.1.2 几个典型的图像修复方法  104-107
  7.2 基于空时结合图像修复技术的斑点去除法  107-111
    7.2.1 基于空时结合图像修复模型  108-109
    7.2.2 数值实现  109-111
  7.3 仿真结果  111-113
  7.4 本章小结  113-114
  参考文献  114-116
第八章总结与展望  116-119
  8.1 全文总结  116-117
  8.2 本文的创新点及贡献  117
  8.3 进一步的工作和研究方向  117-119
作者在攻读博士学位期间发表的论文  119-120
致谢  120

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