图像方向场优化系统的制作方法

本发明涉及图像处理，尤其涉及一种图像方向场优化系统。

背景技术：

1、随着数字技术的飞速发展和广泛应用，人们的生活中充满了大量的图像，然而，这些图像在采集、存储和传输过程中可能会遭受各种形式的损坏，如像素丢失、破损、模糊等；这种损坏不仅影响了图像的质量和可用性，也限制了图像在许多领域(比如医疗、艺术、安全等领域)的应用。

2、目前方向场的计算系统主要采用基于梯度、傅里叶变换以及基于模型的方向场计算方法，其中：

3、基于梯度的方向场计算方法，主要是通过计算指纹图像每个像素点的灰度变化得到梯度向量，根据梯度变化得到指纹方向场，由于梯度的计算是基于像素级的，因此该方法极易受到噪声的干扰，从而得到错误的方向场；

4、基于傅里叶变换的方向场计算方法，通过计算局部图像的傅里叶变换，得到频域上的峰值，其峰值连线与纹路方向垂直从而获得指纹的方向场，该方法计算复杂，方向场计算速度较慢；

5、基于模型的方向场计算方法，通过建立指纹方向场模型，根据前面计算得到的奇异点位置估计全局的方向场，该方法主要通过奇异点位置去预测指纹纹路的方向，而局部指纹往往是平滑的没有奇异点，因此预测出的指纹方向场比较平滑。

6、然而，上述方法的单独应用均无法很好地实现方向场的有效修复，因此，需要研发一种新的图像方向场优化系统，以充分利用图像纹理结构，从多角度实现图像的有效修复。

技术实现思路

1、本发明所要解决的技术问题在于，提供一种图像方向场优化系统，可使修正结果更符合实际纹理走势，准确计算出图像方向场。

2、为了解决上述技术问题，本发明提供了一种图像方向场优化系统，包括：预处理模块，用于对目标图像进行预处理；区域划分模块，用于将预处理后所述目标图像划分为至少一个目标区块；方向场计算模块，用于计算所述目标区块的初始方向场；特征提取模块，用于计算所述目标区块的区块特征；特征因子构建模块，用于根据所述区块特征构建所述目标区块的特征因子；质量分类模块，用于根据所述特征因子对所述目标区块进行质量分类，以将所述目标区块分类为背景区块、低质量区块、普通质量区块及高质量区块；方向场修正模块，用于根据质量分类结果修正所述目标区块的初始方向场，以形成最终方向场。

3、作为上述方案的改进，所述特征提取模块包括：方向一致性提取单元，用于根据所述目标区块中各像素点的水平方向梯度与垂直方向梯度差异计算所述目标区块的方向一致性；峰值状态提取单元，用于根据所述目标区块中各像素点的灰度值计算所述目标区块的水平方向峰值状态及垂直方向峰值状态；灰度均值提取单元，用于根据所述目标区块中各像素点的灰度值计算所述目标区块的灰度均值；四分位灰度差值提取单元，用于根据所述目标区块中各像素点的灰度值计算所述目标区块的四分位灰度差值。

4、作为上述方案的改进，特征因子构建模块包括：属性因子构建模块，用于当所述目标区块中存在背景像素点时，则将所述属性因子设为背景属性，否则将所述属性因子设为前景属性；一致性因子构建模块，用于当所述方向一致性大于基准阈值时，将所述一致性因子设为强一致属性，否则将所述一致性因子设为弱一致属性；峰值因子构建模块，用于当所述水平方向峰值状态为强状态或所述垂直方向峰值状态为强状态时，将所述峰值因子设为强峰值属性，否则将所述峰值因子设为弱峰值属性；差异性因子构建模块，用于当所述灰度均值处于预设灰度均值范围内且所述四分位灰度差值处于预设灰度差值范围内时，将所述差异性因子设为强差异属性，否则将所述差异性因子设为弱差异属性。

5、作为上述方案的改进，所述质量分类模块包括：第一分类单元，用于当所述属性因子为背景属性时，则将所述目标区块设为背景区块；第二分类单元，用于当所述属性因子为前景属性、差异性因子为弱差异属性、一致性因子为强一致属性及峰值因子为强峰值属性时，则将所述目标区块设为高质量区块；第三分类单元，用于当所述属性因子为前景属性、差异性因子为弱差异属性、一致性因子为强一致属性及峰值因子为弱峰值属性时，则将所述目标区块设为低质量区块；第四分类单元，用于当所述属性因子为前景属性、差异性因子为弱差异属性及一致性因子为弱一致属性时，则将质量设置为低质量区块；第五分类单元，用于当所述属性因子为前景属性、差异性因子为强差异属性及一致性因子为强一致属性时，则将所述目标区块设为高质量区块；第六分类单元，用于将其它目标区块设为普通质量区块。

6、作为上述方案的改进，所述方向场修正模块包括：第一修正单元，用于根据所述初始方向场修正所述目标区块的质量分类；第二修正单元，用于根据所述高质量区块的初始方向场，修正所述低质量区块及普通质量区块的初始方向场；第三修正单元，用于根据所述目标区块的质量分数及根据所述高质量区块的初始方向场，迭代修正所述低质量区块及普通质量区块的初始方向场；第四修正单元，用于对所述目标区块的初始方向场进行滤波平滑处理，以迭代修正所述目标区块的初始方向场。

7、作为上述方案的改进，所述第一修正单元包括：第一提取子单元，用于提取第一待校正区块邻近的其它目标区块，所述第一待校正区块包括低质量区块、普通质量区块及高质量区块；聚类子单元，用于根据所述目标区块的初始方向场，对所述第一待校正区块及其它目标区块进行聚类处理以生成簇；第一修正子单元，用于根据所述簇中的目标区块数量及高质量区块数量，更新高质量区块并划分修正区块。

8、作为上述方案的改进，所述第二修正单元包括：第二提取子单元，用于提取第二待校正区块邻近的其它目标区块，所述第二待校正区块包括所述低质量区块及普通质量区块；方向场提取子单元，用于若所述其它目标区块中存在高质量区块，则提取所述高质量区块的初始方向场；第二修正子单元，用于对所述第二待校正区块所对应的高质量区块的初始方向场进行修正；初始计算子单元，用于计算所述第二待校正区块所对应的其它目标区块的初始方向场的修正平均值；更新子单元，用于将所述修正平均值作为所述第二待校正区块的初始方向场。

9、作为上述方案的改进，所述第三修正单元包括：总质量分数计算子单元，用于提取并汇总与所述目标区块邻近的其它目标区块的质量分数，以生成总质量分数，所述质量分数与质量分类的类型一一对应；比对子单元，用于在所有目标区块中提取总质量分数最高且总质量分数大于预设总质量的目标区块，并将其作为基准区块；第三提取子单元，用于提取所述基准区块邻近的第三校正区块，所述第三校正区块包括所述低质量区块及普通质量区块；修正计算子单元，用于根据所述高质量区块的初始方向场，计算所述第三校正区块的修正方向场；第三修正子单元，用于若所述修正方向场与所述第三校正区块的初始方向场之差大于预设差值，则将所述第三校正区块更新为低质量区块，否则将所述第三校正区块的初始方向场更新为所述修正方向场并将所述第三校正区块更新为修正区块。

10、作为上述方案的改进，所述第四修正单元包括：平均值计算子单元，用于计算所述目标区块邻近的其它目标区块的初始方向场的初始平均值；第一滤波子单元，用于若所述初始平均值与目标区块的初始方向场之间的差异小于或等于预设阈值，则通过高斯核对所述目标区块的初始方向进行滤波处理，并将滤波处理后的目标区块作为参考区块；第二滤波子单元，用于否则，从未进行滤波处理的目标区块中提取被所述参考区块所环绕的目标区块集，从所述目标区块集中提取长度最短的目标区块进行滤波处理。

11、作为上述方案的改进，所述图像方向场优化系统还包括用于采集目标图像的图像采集模块。

12、实施本发明，具有如下有益效果：

13、本发明通过将图像划分为数个较小的区块，并根据区块特征构建特征因子，以从全局上对区块进行针对性的质量分类，适应性强；

14、本发明根据区块质量针对性地对区块的方向场进行修正，可使校正结果更符合实际走势，从而准确计算出其方向场，为后续的特征提取提供参考数据。

技术特征：

1.一种图像方向场优化系统，其特征在于，包括：

2.如权利要求1所述的图像方向场优化系统，其特征在于，所述特征提取模块包括：

3.如权利要求2所述的图像方向场优化系统，其特征在于，特征因子构建模块包括：

4.如权利要求1所述的图像方向场优化系统，其特征在于，所述质量分类模块包括：

5.如权利要求1所述的图像方向场优化系统，其特征在于，所述方向场修正模块包括：

6.如权利要求5所述的图像方向场优化系统，其特征在于，所述第一修正单元包括：

7.如权利要求5所述的图像方向场优化系统，其特征在于，所述第二修正单元包括：

8.如权利要求5所述的图像方向场优化系统，其特征在于，所述第三修正单元包括：

9.如权利要求5所述的图像方向场优化系统，其特征在于，所述第四修正单元包括：

10.如权利要求1所述的图像方向场优化系统，其特征在于，还包括用于采集目标图像的图像采集模块。

技术总结
本发明公开了一种图像方向场优化系统，涉及图像处理技术领域，包括：预处理模块，用于对目标图像进行预处理；区域划分模块，用于将预处理后所述目标图像划分为至少一个目标区块；方向场计算模块，用于计算所述目标区块的初始方向场；特征提取模块，用于计算所述目标区块的区块特征；特征因子构建模块，用于根据所述区块特征构建所述目标区块的特征因子；质量分类模块，用于根据所述特征因子对所述目标区块进行质量分类；方向场修正模块，用于根据质量分类结果修正所述目标区块的初始方向场，以形成最终方向场。本发明通过对目标区块进行进行质量分类，并根据质量分类进行针对性修正，使得修正结果更符合实际纹理走势，从而准确计算出图像方向场。

技术研发人员：蓝梓淇,胡溢鑫,许益宾,林剑
受保护的技术使用者：广东绿展科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/9/23