inpainting_mcfinpainting_mcfInpaintingMcfInpaintingMcf (Operator)

Name

inpainting_mcfinpainting_mcfInpaintingMcfInpaintingMcf — Inpainting eines Bildbereiches durch Glättung der Höhenlinien.

Signatur

Beschreibung

Der Operator inpainting_mcfinpainting_mcfInpaintingMcfInpaintingMcfInpaintingMcf setzt die an die Bildregion RegionRegionRegionRegionregion des Eingabebildes ImageImageImageImageimage angrenzenden Bildkanten in RegionRegionRegionRegionregion hinein fort und verbindet sie durch Glättung der Niveaulinien der Grauwertfunktion von ImageImageImageImageimage miteinander.

Dies geschieht durch Anwendung der Krümmungsfluss- oder intrinsischen Wärmeleitungsgleichung auf die durch das Eingabebild ImageImageImageImageimage zu einem Zeitpunkt definierte Grauwertfunktion u in der Region RegionRegionRegionRegionregion. Die diskretisierte Gleichung wird in IterationsIterationsIterationsIterationsiterations Zeitschritten der Länge ThetaThetaThetaThetatheta gelöst, so dass das Ausgabebild InpaintedImageInpaintedImageInpaintedImageInpaintedImageinpaintedImage die Grauwertfunktion zur Zeit enthält.

Ein stationärer Zustand der Krümmungsflussgleichung, die auch die Grundlage des Operators mean_curvature_flowmean_curvature_flowMeanCurvatureFlowMeanCurvatureFlowMeanCurvatureFlow bildet, zeichnet sich dadurch aus, dass alle Niveaulinien von u die Krümmung 0 besitzen. Dies bedeutet, dass nach hinreichend vielen Iterationsschritten im Rechengebiet des Ergebnisbildes InpaintedImageInpaintedImageInpaintedImageInpaintedImageinpaintedImage nur noch gerade Kanten enthalten sind. Dadurch kann die Struktur der Objekte innerhalb von RegionRegionRegionRegionregion vereinfacht werden, wobei die verbleibenden Kanten stetig an die Kanten der umgebenden Bildmatrix anschließen. So wird eine Entfernung von Fehlstellen oder Störobjekten im Eingabebild, ein sogenanntes Inpainting, erreicht, ohne dass dies für einen menschlichen Beobachter deutlich in Erscheinung tritt, da keine auffälligen Artefakte oder Schmiereffekte zurückbleiben.

Um die Kantenrichtungen insbesondere bei verrauschten Eingabedaten stabiler zu bestimmen, kann der Berechnung der Grauwertgradienten ein zusätzlicher isotroper Glättungsschritt vorgeschaltet werden. Der Parameter SigmaSigmaSigmaSigmasigma bestimmt die Stärke dieser Glättung als Standardabweichung des zugehörigen Gauß-Faltungskernes, wie er auch im Operator isotropic_diffusionisotropic_diffusionIsotropicDiffusionIsotropicDiffusionIsotropicDiffusion zur isotropen Glättung eines Bildes verwendet wird.

Achtung

Beachten Sie, dass Filteroperatoren eventuell unerwartete Resultate ausgeben, wenn ein Bild mit einer reduzierten Domäne als Input übergeben wird. Weitere Informationen können im Kapitel Filter gefunden werden.

Ausführungsinformationen

• Multithreading-Typ: reentrant (läuft parallel zu nicht-exklusiven Operatoren).
• Multithreading-Bereich: global (kann von jedem Thread aufgerufen werden).
• Automatisch parallelisiert auf Tupelebene.
• Automatisch parallelisiert auf Kanalebene.

Parameter

Alternativen

harmonic_interpolationharmonic_interpolationHarmonicInterpolationHarmonicInterpolationHarmonicInterpolation, inpainting_ctinpainting_ctInpaintingCtInpaintingCtInpaintingCt, inpainting_anisoinpainting_anisoInpaintingAnisoInpaintingAnisoInpaintingAniso, inpainting_cedinpainting_cedInpaintingCedInpaintingCedInpaintingCed, inpainting_textureinpainting_textureInpaintingTextureInpaintingTextureInpaintingTexture

Literatur

M. G. Crandall, P. Lions; „Convergent Difference Schemes for Nonlinear Parabolic Equations and Mean Curvature Motion“; Numer. Math. 75 pp. 17-41; 1996.
G. Aubert, P. Kornprobst; „Mathematical Problems in Image Processing“; Applied Mathematical Sciences 147; Springer, New York; 2002.

Modul

Foundation