Հայաստանի ատենախոսությունների բաց մատչելիության պահոց = Open Access Repository of the Armenian Electronic Theses and Dissertations (Armenian ETD-OA) = Репозиторий диссертаций Армении открытого доступа

Разработка и реализация inpainting методов для 3-мерных цифровых изображений.

Геворкян, Ваган Владимирович (2017) Разработка и реализация inpainting методов для 3-мерных цифровых изображений. PhD thesis, Институт проблем информатики и афтоматизации.

[img]
Preview
PDF (Abstract)
Available under License Creative Commons Attribution.

Download (3367Kb) | Preview

    Abstract

    Обработка цифровых изображений является одним из самых востребованных и быстро развивающихся направлений на сегодняшний день. Сделать удачный снимок достаточно непросто, все сталкивались с ситуацией, когда красивый кадр вдруг был испорчен неожиданно появившимся человеком или другим объектом. Возникает потребность удаления объектов из изображения. Закрашивание или заполнение изображения - это процесс заполнения недостающих или поврежденных частей изображения. Термин закрашивания (тратйг^) произошел с реставрационного искусства, еще со времен эпохи Возрождения. В старых средневековых картинах со временем появлялись пробелы (царапины) и возникала нужда заливать их. Суть закрашивания заключается в заполнении недостающей или поврежденной области не заметным для глаза наблюдателя образом. Закрашивание цифровых изображений по сей день очень актуальная тема и может применяться, например, для восстановления старых изображений, удаления ненужных объектов, удаления текста, улучшения качества медицинских изображений. Несмотря на то, что проблема заполнения изображений звучит достаточно просто, решение данной проблемы далеко не тривиально. Так же, алгоритм должен работать эффективно и пользователь не должен долго ждать результата на свой запрос. С одной стороны, заполненное изображение должно быть визуально правдоподобным, с другой стороны алгоритм должен быть эффективным. На сегодняшний день при развитой технике и мульти-мегапиксельных камер быстрое заполнение изображений по- прежнему является сложной задачей. В последнее время стремительно развиваются 30 технологии и возникает проблема заполнения трехмерных изображений. Большинство алгоритмов заполнения изображений не учитывают 30 свойства изображения, что плохо влияет на результирующее закрашенное изображение. Цель работы Цель данной работы является исследование существующих и разработка новых эффективных тратйг^ методов и алгоритмов, которые учитывают 30 свойства изображений. На основе разработанных методов и алгоритмов создать программное обеспечения для незаметного удаления объектов из изображения. Методы исследования В работе использованы методы обработки цифровых изображений, заполнения изображений, поиска наиболее похожих блоков, обнаружения и локализации объектов на изображении. Для разработки программного обеспечения использованы методы объектно-ориентированного программирования и параллельного программирования. Научная новизна • Разработана модификация алгоритма Криминиси закрашивания изображений. • Разработана модификация алгоритма Криминиси, использующая трехмерные свойства изображений для улучшения качества заполнения. • Разработан эффективный метод заполнения изображения, который адаптивно сокращает область источника, используя статистику сдвигов похожих блоков. • Предложен метод автоматического нахождения и удаления людей из изображения. Практическая ценность На основе разработанных методов создано программное обеспечение для персональных компьютеров. Программа дает возможность пользователю отмечать нежелательную область в изображении и после чего отмеченная область удаляется и заполняется. Программа также предоставляет возможность пользователям автоматически удалять людей из изображения. Разработано приложение и для мобильных устройств, которое дает возможность пользователям на месте из сделанной фотографии удалять нежелательные области. Основные положения, выносимые на защиту: 1. Модификация алгоритма Криминиси закрашивания изображения, основанного на образцах, которая изменяет значения функции доверия для закрашенных точек, что влияет на порядок закрашивания и улучшает результат. 2. Модификация алгоритма Криминиси, для заполнения стереоизображений, которая использует карту глубины изображения. 3. Модификация алгоритма Криминиси, которая использует статистику сдвигов похожих блоков, что значительно сокращает время выполнения алгоритма и позволяет эффективно реализовать его на мобильных устройствах. 4. Метод автоматического удаления людей из изображения и заполнения удаленной области. 5. Программное обеспечение для удаления объектов из изображения, работающее на персональных компьютерах и мобильных устройствах. Апробация Основные результаты и положения диссертационной работы обсуждались и докладывались на семинарах Российско-Армянского университета, представлялись на международной конференции по информационным технологиям и разработки программного обеспечения 1ТА 2016 в г. Варна, Болгария и на международной конференции «Применение современных научных методов и технологий в области экспертиз» г. Ереван-Цахкадзор, Армения.Digital image processing is one of the most popular and developing areas nowadays. It is not easy to take a successful picture and some objects or people may spoil the picture. There is need to remove objects from the image. Image inpainting or completion is the process of filling in the missing or damaged parts of the image. Term inpainting comes from medieval art restoration where pictures were restored by filling-in any gaps or scratches to bring them “up to date”. The goal of inpainting is to replace the missing region in such a way that it will be not observable for a viewer that there is something wrong with the image. Image inpainting today is a very actual problem and have such applications as recovery of old images, unnecessary object removal, text removal or improve quality of medical images. Although stating the image completion problem is very simple, the actually solution of it is far from being a trivial thing. On the one hand, the completed image must be visually plausible, on the other hand, the algorithm must be efficient and a user should not wait long for the result. Today with advanced technologies and multi-megapixel cameras, fast image completion is still a challenging problem. 3D technologies have become very popular and are rapidly developing and there is need of inpainting using image 3D information. Most of image completion algorithms does not take into account image 3D characteristics, which harms the result. The aim of this thesis is to research existing inpainting methods and to develop new effective methods and algorithms, which take in account image 3D properties. To create a software based on the developed methods and algorithms for unnoticeably removing objects from the image. ԻՐԱԿԱՆԱՑՈՒՄ Թվային պատկերների մշակումը հանդիսանում էներկայիս ամենապահանջված և արագ զարգացող ուղղություններից մեկը: Հաջողված նկար ստանալն այնքան էլ հեշտ չէ. երևի բոլորն էլ գտնվել են մի իրավիճակում, երբ գեղեցիկ կադրը փչանում է հանկարծակի հայտնված մարդու կամ այլ օբյեկտի պատճառով: Անհրաժեշտություն է առաջանում պատկերից հեռացնել անցանկալի օբյեկտները: Պատկերի ներկումը կամ համալրումը պատկերի բացակայող կամ վնասված մասերի լրացման պրոցես է: Ներկում (տթՅտէ^) տերմինը առաջացել Է դեռ Վերածնունդի ժամանակաշրջանից: Հին միջնադարյան նկարներում ժամանակի ընթացքում գոյանում Էին վնասվացքներ, բացատներ ճեղքերի տեսքով և առաջանում Էր այդ բացերը լցնելու, լրացնելու անհրաժեշտություն: Ներկման իմաստը կայանում Է բացակայող կամ վնասված տիրույթների այնպիսի լրացման մեջ, որ կամայական կողմնակի անձ չնկատի կեղծիքը: Թվային պատկերների ներկումը մինչ այսօր շատ արդիական Է և կարող Է կիրառվել օրինակ հին, մաշված նկարներ վերականգնելու, կամայական նկարից անցանկալի օբյեկտներ, տեքստ հեռացնելու, բժշկական նկարների որակը բարձրացնելու համար: Չնայած բավականին պարզ Է հնչում պատկերի ներկման խնդիրը, լուծումը բոլորովին ակնհայտ չէ: Մի կողմից պատկերի ներկումը պետք է լինի որքան հնարավոր է ճշմարտամոտ, մյուս կողմից ալգորիթմը պետք է լինի արդյունավետ և օգտագործողը չպետք է երկար սպասի արդյունքին: Այսօր էլ զարգացած տեխնիկայի պարագայում նկարների արագ լրացման խնդիրը մնում է բարդ մարտահրավեր: Վերջին ժամանակների Յն տեխնոլոգիաների սրընթաց զարգացման հետ մեկտեղ առաջանում է նաև եռաչափ պատկերների ներկման խնդիրը: Ներկման ալգորիրթմների մեծ մասը հաշվի չի առնում պատկերի ՅԸ հատկությունները, ինչը վատ է անդրադառնում վերջնական արդյունքի վրա: Ատենախոսության նպատակն է ուսումնասիրել արդեն գոյություն ունեցող ւոթՅյոէյոջ մեթոդները, մշակել նոր արդյունավետ մեթոդներ և ալգորիթմներ, որոնք հաշվի են առնում պատկերի նաև ՅԸ հատկությունները: Մշակված մեթոդների և ալգորիթմների հիման վրա ստեղծել ծրագրային ապահովում պատկերներից օբյեկտների աննկատ ջնջելու համար: Գիտական նորույթը • Առաջարկվել է պատկերների ներկման Կրիմինիսիի ալգորիթմի մոդիֆիկացիա, որը լավացնում է ներկման արդյունքի որակը: • Առաջարկվել է պատկերների ներկման Կրիմինիսիի ալգորիթմի մի տարբերակ, որն օգտագործում է պատկերների եռաչափ հատկությունները: • Առաջարկվել է պատկերների լրացման արդյունավետ ալգորիթմ, որը հարմարվողականորեն կրճատում է աղբյուրի տիրույթը' օգտագործելով նման բլոկների շեղումների վիճակագրությունը: • Առաջարկվել է պատկերներից ավտոմատ կերպով մարդկանց հայտնաբերելու և հեռացնելու մեթոդ: Արդյունքների կիրառական նշանակությունը Մշակված մեթոդների հիման վրա ստեղծվել է ծրագրային ապահովում համակարգիչների համար: Վերջինիս միջոցով օգտագործողը պատկերի վրա կարող է նշել և հեռացնել իր համար անցանկալի տիրույթը: Ծրագրային ապահովման միջոցով հնարավոր է նաև ավտոմատ կերպով պատկերից հեռացնել մարդկանց: Ծրագրային ապահովում է ստեղծվել նաև շարժական սարքերի համար, ինչի շնորհիվ օգտագործողը տեղում արված նկարից կարող է հեռացնել անցանկալի հատվածները: Պաշտպանությանը ներկայացվող դրույթները 1. Նմուշների հիման վրա պատկերների ներկման ալգորիթմի մոդիֆիկացիա, որը լավացնում է արդյունքը թարմացնելով վստահության արժեքները հաստատուն

    Item Type: Thesis (PhD)
    Additional Information: Development and implementation of inpainting methods for 3D digital images. Եռաչափ թվային պատկերների Inpainting մեթոդների մշակում և իրականացում:
    Uncontrolled Keywords: Gevorgyan Vahan, Գևորգյան Վահան Վլադիմիրի
    Subjects: Control, Automation and Electrical Engineering
    Divisions: UNSPECIFIED
    Depositing User: NLA Circ. Dpt.
    Date Deposited: 27 Oct 2017 14:02
    Last Modified: 02 Nov 2017 14:12
    URI: http://etd.asj-oa.am/id/eprint/5849

    Actions (login required)

    View Item