CN108961193A - 一种图像修复方法、装置及存储介质 - Google Patents

一种图像修复方法、装置及存储介质 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种图像修复方法、装置及存储介质，该方法包括：检测步骤，检测待修复图像的头文件是否受损，如果是，则获取正确的头文件；修复步骤，基于正确的头文件对所述待修复图像进行修复，得到修复后的图像；校正步骤，对所述修复后的图像进行位置、亮度和色度的校正。本发明通过获取相同软件或者设备生成JPG图像完整头部文件作为修复受损图片的头部文件进行图像的修复，解决了图像头部文件缺失而无法恢复图像的技术问题，并进一步判断是否有编码区被其他数据覆盖，如果有编码区被覆盖，将进行数据的位置恢复，解决了恢复后的数据存在花屏的技术问题，提高了图像的恢复效果。

Description

一种图像修复方法、装置及存储介质
技术领域
本发明涉及图像处理技术领域，特别是一种图像修复方法、装置及存储介质。
背景技术
JPG做为一种图像格式，由于其高效的压缩效率和标准化要求，JPG图像已广泛用于彩色传真、手机存储，相机存储、电话会议、电商及新闻图像的传送上。因此，对于JPG图像恢复技术在计算机安全领域中一直是备受关注的热点。目前传统的数据恢复软件对于受损的图像，特别是头部缺失的图像修复率往往比较低。
JPG的数据恢复技术受到了广泛的关注和研究。现有的JPG文件恢复技术，都是通过签名恢复的方式或者基于文件系统的碎片重组方式恢复出相关的文件而对于头部签名缺失的JPG文件则无能为力。
现有的JPG文件恢复技术都是通过解析基于文件系统的碎片重组或者签名恢复的方式实现的，对于编码区被其他数据覆盖则会出现打开的文件出现画面花屏无法观看的情况。
发明内容
本发明针对上述现有技术中的缺陷，提出了如下技术方案。
一种图像修复方法，该方法包括：
检测步骤，检测待修复图像的头文件是否受损，如果是，则获取正确的头文件；
修复步骤，基于正确的头文件对所述待修复图像进行修复，得到修复后的图像。
更进一步地，所述待修复图像是jPg格式的图像。
更进一步地，所述获取正确的头文件的操作为：获取与所述待修复图像使用相同软件或设备生成的一幅头文件完好的图像，获取所述头文件完好的图像的头文件作为所述待修复图像的正确的头文件。
更进一步地，将所述头文件表示为JHD＝{R1，R2，R3，R4，R5，R6，R7}，每个元素Ri代表头文件的一个字段，从R1到R7字段分别表示为：图像开始、应用程序保留标记、定义量化表、帧图像开始、定义哈夫曼表、定义差分编码累计复位的间隔、扫描开始；从R5的字段中提取哈夫曼表，记为DHT＝{HT1，HT2，HT3，HT4}表示哈夫曼编码表集合，HT1至HT4分别表示为：表示DC直流0号哈夫曼表、DC直流1号哈夫曼表、AC交流0号哈夫曼表、AC交流1号哈夫曼表；通过HT1哈夫曼表其构建的哈夫曼树为DCT0，通过HT2哈夫曼表构建出哈夫曼树为DCT1，通过HT3哈夫曼表构建出哈夫曼树为ACT0，通过HT4哈夫曼表构建出哈夫曼树为ACT1；从R4字段中解析出颜色分量的采样因子的最大值(Hmax，Vmax)和图片的宽Width和高Hight，根据采样因子最大值(Hmax，Vmax)计算出MCU的大小McuCount＝Hmax*Vmax，MCU为所述待修复图像中最小编码单元。
更进一步地，所述修复步骤的操作为：
(1)加载待修复图像的数据，读取需要修复的数据块并将其作为待解码的数据流DS；
(2)按照Y->Cr->Cb的流程先解码Y颜色分量，根据哈夫曼树DCT0、DCT1ACT0和ACT1解码Y的直流系数DC值和交流系数值，如果解码成功则存储直流系数DCi值到DCF集合中，同时DcCount累加1，如果解码失败则继续处理DS集合中的下一个待修复的数据块并继续步骤(1)，其中，DCF＝{DC1，DC2，DC3，…，DCN}为Y颜色分量的直流分量的集合，DCi表示一个Y颜色分量的直流分量；
(3)根据哈夫曼树DCT0、DCT1ACT0和ACT1解码Cr的直流系数值和交流系数值，如果解码失败则继续处理DS集合中的下一个待修复的数据块并继续步骤(1)；
(4)根据哈夫曼树DCT0、DCT1ACT0和ACT1解码Cb直流系数值和交流系数值如果解码成功则继续步骤(1)，如果解码失败则继续处理DS集合中的下一个待修复的数据块并继续步骤(1)；
(5)如果连续解码成功一系列的待修复的数据块后则判断是否DcCount＞＝(Width/McuCount)*3，如果是，则表示预解码出了一段数据，如果否，则如果判断是否MCULINE＞MCU_MAX，如果是，则结束处理，其中MCULINE为当前处理的待修复的数据块的编号，MCU_MAX为待修复的数据块的总数目；
(6)通过集合DCF计算相邻数据块直流值之间的连续性，计算公式如下
其中DC[i]为DCF集合中的元素，M为图像宽度，N为DcCount的当前值，Average表示图像的平滑度；
(7)判断Average＞360是否成立，如果是，则此段数据为无效编码数据；如果否，计算DF集合的平滑度，其中DF＝{D1，D2，D3…，DN}，Di代表每行图像的平滑度；
(8)把Average加入DF集合，然后记为并判断|DA[i]-DA[i-1]|＞7是否成立，如果是，则表示数据块之间存在跃变截止到此则DA[i]部分数据无效，处理结束，如果否，则为数据块为有效编码，跳转到步骤(1)继续处理。
更进一步地，所述方法还包括：
校正步骤，对所述修复后的图像进行位置、亮度和色度的校正。
更进一步地，所述校正步骤的操作为：
(1)初始化设置Y分量亮度直流系数DC值，调整图像的亮度；
(2)初始化设置Cr分量色度直流系数DC值，调整图像色度；
(3)初始化设置Cb分量色度直流系数DC值，调整图像色度；
(4)如果图像的画面出现错位偏移，则估算需要填充的MCU的个数，计算出相邻列DC差值的平均值集合，记为DW＝{W1，W1，W3，…，WN}，计算公式如下所示：
其中N表示解码出的DC直流系数的个数，WIDTH表示图像的宽度，OFFSET表示DCF集合中元素的偏移；
(5)计算出集合DW中最大值Wi，然后根据公式W_OFFSET＝(WIDTH-i)/(Hmax*Vmax)计算出需要填充的MCU个数，其中，W_OFFSET表示需要填充的MCU个数；
(6)对需要填充的MCU进行编码填充。
本发明还提出了一种图像修复装置，该装置包括：
检测单元，用于检测待修复图像的头文件是否受损，如果是，则获取正确的头文件；
修复单元，用于基于正确的头文件对所述待修复图像进行修复，得到修复后的图像。
更进一步地，所述待修复图像是jpg格式的图像。
更进一步地，所述获取正确的头文件的操作为：获取与所述待修复图像使用相同软件或设备生成的一幅头文件完好的图像，获取所述头文件完好的图像的头文件作为所述待修复图像的正确的头文件。
更进一步地，将所述头文件表示为JHD＝{R1，R2，R3，R4，R5，R6，R7}，每个元素Ri代表头文件的一个字段，从R1到R7字段分别表示为：图像开始、应用程序保留标记、定义量化表、帧图像开始、定义哈夫曼表、定义差分编码累计复位的间隔、扫描开始；从R5的字段中提取哈夫曼表，记为DHT＝{HT1，HT2，HT3，HT4}表示哈夫曼编码表集合，HT1至HT4分别表示为：表示DC直流0号哈夫曼表、DC直流1号哈夫曼表、AC交流0号哈夫曼表、AC交流1号哈夫曼表；通过HT1哈夫曼表其构建的哈夫曼树为DCT0，通过HT2哈夫曼表构建出哈夫曼树为DCT1，通过HT3哈夫曼表构建出哈夫曼树为ACT0，通过HT4哈夫曼表构建出哈夫曼树为ACT1；从R4字段中解析出颜色分量的采样因子的最大值(Hmax，Vmax)和图片的宽Width和高Hight，根据采样因子最大值(Hmax，Vmax)计算出MCU的大小McuCount＝Hmax*Vmax，MCU为所述待修复图像中最小编码单元。
更进一步地，所述修复单元执行的操作为：
(1)加载待修复图像的数据，读取需要修复的数据块并将其作为待解码的数据流DS；
(2)按照Y->Cr->Cb的流程先解码Y颜色分量，根据哈夫曼树DCT0、DCT1ACT0和ACT1解码Y的直流系数DC值和交流系数值，如果解码成功则存储直流系数DCi值到DCF集合中，同时DcCount累加1，如果解码失败则继续处理DS集合中的下一个待修复的数据块并继续步骤(1)，其中，DCF＝{DC1，DC2，DC3，…，DCN}为Y颜色分量的直流分量的集合，DCi表示一个Y颜色分量的直流分量；
(3)根据哈夫曼树DCT0、DCT1ACT0和ACT1解码Cr的直流系数值和交流系数值，如果解码失败则继续处理DS集合中的下一个待修复的数据块并继续步骤(1)；
(4)根据哈夫曼树DCT0、DCT1ACT0和ACT1解码Cb直流系数值和交流系数值如果解码成功则继续步骤(1)，如果解码失败则继续处理DS集合中的下一个待修复的数据块并继续步骤(1)；
(5)如果连续解码成功一系列的待修复的数据块后则判断是否DcCount＞＝(Width/McuCount)*3，如果是，则表示预解码出了一段数据，如果否，则如果判断是否MCULINE＞MCU_MAX，如果是，则结束处理，其中MCULINE为当前处理的待修复的数据块的编号，MCU_MAX为待修复的数据块的总数目；
(6)通过集合DCF计算相邻数据块直流值之间的连续性，计算公式如下
其中DC[i]为DCF集合中的元素，M为图像宽度，N为DcCount的当前值，Average表示图像的平滑度；
(7)判断Average＞360是否成立，如果是，则此段数据为无效编码数据；如果否，计算DF集合的平滑度，其中DF＝{D1，D2，D3…，DN}，Di代表每行图像的平滑度；
(8)把Average加入DF集合，然后记为并判断|DA[i]-DA[i-1]|＞7是否成立，如果是，则表示数据块之间存在跃变截止到此则DA[i]部分数据无效，处理结束，如果否，则为数据块为有效编码，跳转到步骤(1)继续处理。
更进一步地，所述装置还包括：
校正单元，用于对所述修复后的图像进行位置、亮度和色度的校正。
更进一步地，所述校正单元执行的操作为：
(1)初始化设置Y分量亮度直流系数DC值，调整图像的亮度；
(2)初始化设置Cr分量色度直流系数DC值，调整图像色度；
(3)初始化设置Cb分量色度直流系数DC值，调整图像色度；
(4)如果图像的画面出现错位偏移，则估算需要填充的MCU的个数，计算出相邻列DC差值的平均值集合，记为DW＝{W1，W2，W3，…，WN}，计算公式如下所示：
其中N表示解码出的DC直流系数的个数，WIDTH表示图像的宽度，OFFSET表示DCF集合中元素的偏移；
(5)计算出集合DW中最大值Wi，然后根据公式W_OFFSET＝(WIDTH-i)/(Hmax*Vmax)计算出需要填充的MCU个数，其中，W_OFFSET表示需要填充的MCU个数；
(6)对需要填充的MCU进行编码填充。
本发明还提出了一种计算机可读存储介质，所述存储介质上存储有计算机程序代码，当所述计算机程序代码被计算机执行时执行上述之任一的方法。
本发明的技术效果为：本发明通过获取相同软件或者设备生成JPG图像完整头部文件作为修复受损图片的头部文件进行图像的修复，解决了图像头部文件缺失而无法恢复图像的技术问题，并进一步判断是否有编码区被其他数据覆盖，如果有编码区被覆盖，将进行数据的位置恢复，解决了恢复后的数据存在花屏的技术问题，提高了图像的恢复效果。
附图说明
图1是根据本发明的实施例的一种图像修复方法的流程图。
图2是根据本发明的实施例的一种图像修复装置的结构图。
具体实施方式
JPG(JPEG)文件大体上可以分成两个部分：标记码(Tag)和压缩数据。标记码由两个字节构成，其前一个字节是固定值OxFF，后一个字节则根据不同意义有不同数值。在每个标记码之前还可以添加数目不限的无意义的OxFF填充，也就说连续的多个OxFF可以被理解为一个OxFF，并表示一个标记码的开始。而在一个完整的两字节的标记码后，就是该标记码对应的压缩数据流，记录了关于文件的诸种信息。常用的标记有SOI、APPO、DQT、SOFO、DHT、DRI、SOS、EOI。
JPG的编码流程如下：RGB格式的图像数据经过颜色空间转换预处理成YCrCb格式，由于后面的DCT变换是是对8x8的子块进行处理的。因此，在进行DCT变换之前必须把源图象数据分割成8*8的数据块，接着进行DCT变换，量化，编码，然后再读取、处理下一个8*8的数据块。这一整个编码流程涉及到的图像宽高、采样比、量化表、编码表等重要信息都存储在JPG的文件头部。而JPG的解码流程则是JPG编码的逆过程，其解码过程涉及到的重要信息(如：图像宽高、哈夫曼编码表、抽样因子、量化表等)都来自存储在JPG文件的头部。因此，当JPG头部受损JPG图像无法解码的时候，就需要采用基于提取相同软件或者设备生成JPG完整头部信息来重构受损图片的头部信息进行修复的方法。这是本发明方法的重要发明点，其原理是相同软件或者设备生成JPG图像的头部信息(也称为头文件、头数据等等)是相同的，即在相同参数下，相同软件或者设备生成JPG图像的头部信息是一致的。
下面结合附图1-2进行具体说明。
图1示出了本发明的一种图像修复方法，该方法包括：
检测步骤S101，检测待修复图像的头文件是否受损，如果是，则获取正确的头文件；
修复步骤S102，基于正确的头文件对所述待修复图像进行修复，得到修复后的图像。
本方法可以对jpg格式的损坏图像进行修复，当然也可以对其他类型的图像进行修复，如位图、tiff等格式的图像，其修复的原理是相同的。
本发明的一个重要发明点是获取正确的头文件，所述获取正确的头文件的操作为：获取与所述待修复图像使用相同软件或设备生成的一幅头文件完好的图像，获取所述头文件完好的图像的头文件作为所述待修复图像的正确的头文件。其原理是相同软件或者设备生成JPG图像的头部信息(也称为头文件、头数据等等)是相同的，即在相同参数下，相同软件或者设备生成JPG图像的头部信息是一致的。
在本发明的方法中，将所述头文件表示为JHD＝{R1，R2，R3，R4，R5，R6，R7}，每个元素Ri代表头文件的一个字段，从R1到R7字段分别表示为：图像开始、应用程序保留标记、定义量化表、帧图像开始、定义哈夫曼表、定义差分编码累计复位的间隔、扫描开始；从R5的字段中提取哈夫曼表，记为DHT＝{HT1，HT2，HT3，HT4}表示哈夫曼编码表集合，HT1至HT4分别表示为：表示DC直流0号哈夫曼表、DC直流1号哈夫曼表、AC交流0号哈夫曼表、AC交流1号哈夫曼表；通过HT1哈夫曼表其构建的哈夫曼树为DCT0，通过HT2哈夫曼表构建出哈夫曼树为DCT1，通过HT3哈夫曼表构建出哈夫曼树为ACT0，通过HT4哈夫曼表构建出哈夫曼树为ACT1；从R4字段中解析出颜色分量的采样因子的最大值(Hmax，Vmax)和图片的宽Width和高Hight，根据采样因子最大值(Hmax，Vmax)计算出MCU的大小McuCount＝Hmax*Vmax，MCU为所述待修复图像中最小编码单元。
所谓MCU，也可以称为图像中一个正方矩阵像素的数据。矩阵的大小是这样确定的：从JHD的R4中可以得到图像不同颜色分量的采样因子，即Y、Cr、Cb三个分量各自的水平采样因子和垂直采样因子。大多图片的采样因子为4∶1∶1或1∶1∶1。其中，4∶1∶1即(2*2)∶(1*1)∶(1*1))；1∶1∶1即(1*1)：(1*1)(1*1)。记三个分量中水平采样因子最大值为Hmax，垂直采样因子最大值为Vmax，那么单个MCU矩阵的宽就是Hmax*8像素，高就是Vmax*8像素；假设Mi＝{DU1，DU2，DU3，…DUN}表示数据单元的集合。其中每个DUi代表每个数据单元。在数据流中，MCU的排列方法是从左到右，从上到下，每个MCU又分为若干个数据单元。数据单元(DUi)的大小必定为8*8。
本发明的另一个重要发明点是如何进行图像的修复，所述修复步骤S102的操作为：
(1)加载待修复图像的数据，读取需要修复的数据块并将其作为待解码的数据流DS。DS＝{M1，M2，M3，…，MN}表示最小编码单元的集合。其中每个元素Mi代表每个编码单元。对于数据流信息可以被分为一段接一段的最小编码单元(MCU)数据流。而每个MCU又被分成若干个数据单元记。所以数据流信息可以剖析为如下所述：数据流-＞最小编码单元-＞数据单元与颜色分量。
(2)按照Y->Cr->Cb的流程先解码Y颜色分量，根据哈夫曼树DCT0、DCT1ACT0和ACT1解码Y的直流系数DC值和交流系数值，如果解码成功则存储直流系数DCi值到DCF集合中，同时DcCount累加1，如果解码失败则继续处理DS集合中的下一个待修复的数据块并继续步骤(1)，其中，DCF＝{DC1，DC2，DC3，…，DCN}为Y颜色分量的直流分量的集合，DCi表示一个Y颜色分量的直流分量。
(3)根据哈夫曼树DCT0、DCT1ACT0和ACT1解码Cr的直流系数值和交流系数值，如果解码失败则继续处理DS集合中的下一个待修复的数据块并继续步骤(1)。
(4)根据哈夫曼树DCT0、DCT1ACT0和ACT1解码Cb直流系数值和交流系数值如果解码成功则继续步骤(1)，如果解码失败则继续处理DS集合中的下一个待修复的数据块并继续步骤(1)。
即Y1、Cr1、Cb1是一个颜色分量单元。其中Y表示亮度信号，Cr和Cb表示色度信号，每个MCU内部，数据的顺序是Y、Cr、Cb。因为图像数据流是以位(bit)为单位存储信息的。并且内部的数据都是在编码时通过正向离散余弦变换(FDCT)进行时空域向频率域变换而得到的结果，所以对于每个颜色分量单元都应该由两部分组成：1个直流分量和63个交流分量，也就是一个DUi。其中相邻Y亮度分量单元的直流分量DC值之间具备很强的关联性。
解码的过程其实就是哈夫曼树的查找过程，其中Y分量的直流分量对应于哈夫曼树DCT0，交流分量对应于哈夫曼树ACT0；Cr分量的直流分量对应于哈夫曼树DCT1，交流分量对应于哈夫曼树ACT1；Cb分量的直流分量对应于哈夫曼树DCT1，交流分量对应于哈夫曼树ACT1。
对于所有的颜色分量单元按颜色分量(Y、Cr、Cb)分类。每一种颜色分量内，相邻的两个颜色分量单元的直流变量是以差分来编码的。也就是说，通过解码出来的直流变量数值只是当前颜色分量单元的实际直流变量减去前一个颜色分量单元的实际直流变量。也就是说，当前直流变量要通过前一个颜色分量单元的实际(非解码)直流分量来校正：
DCi＝DCi-1+Diff
其中Diff为差分校正变量，也就是直接解码出来的直流系数。但如果当前颜色分量单元是第一个单元，则解码出来的直流数值就是真正的直流变量。
(5)如果连续解码成功一系列的待修复的数据块后则判断是否DcCount＞＝(Width/McuCount)*3，如果是，则表示预解码出了一段数据，如果否，则如果判断是否MCULINE＞MCU_MAX，如果是，则结束处理，其中MCULINE为当前处理的待修复的数据块的编号，MCU_MAX为待修复的数据块的总数目；
(6)通过集合DCF计算相邻数据块直流值之间的连续性，计算公式如下
其中DC[i]为DCF集合中的元素，M为图像宽度，N为DcCount的当前值，Average表示图像的平滑度；
(7)判断Average＞360是否成立，如果是，则此段数据为无效编码数据；如果否，计算DF集合的平滑度，其中DF＝{D1，D2，D3…，DN}，Di代表每行图像的平滑度；
(8)把Average加入DF集合，然后记为并判断|DA[i]-DA[i-1]|＞7是否成立，如果是，则表示数据块之间存在跃变截止到此则DA[i]部分数据无效，处理结束，如果否，则为数据块为有效编码，跳转到步骤(1)继续处理，其中，DA＝{A1，A2，A3，…，AN}为相邻JPG图像行数之间的平滑度集合。
本发明的另一个重要发明点在于对修复后额图像进行校正，即对数据库被其他数据进行覆盖的部分进行修复，并对色彩进行校正，使得修复后的图像更加逼真，提高了修复效果。如图1所示，所述方法还包括：校正步骤S103，对所述修复后的图像进行位置、亮度和色度的校正。所述校正步骤S103的操作为：
(1)初始化设置Y分量亮度直流系数DC值，调整图像的亮度；
(2)初始化设置Cr分量色度直流系数DC值，调整图像色度；
(3)初始化设置Cb分量色度直流系数DC值，调整图像色度；
(4)如果图像的画面出现错位偏移，则估算需要填充的MCU的个数，计算出相邻列DC差值的平均值集合，记为DW＝{W1，W2，W3，…，WN}，计算公式如下所示：
其中N表示解码出的DC直流系数的个数，WIDTH表示图像的宽度，OFFSET表示DCF集合中元素的偏移；
(5)计算出集合DW中最大值Wi，然后根据公式W_OFFSET＝(WIDTH-i)/(Hmax*Vmax)计算出需要填充的MCU个数，其中，W_OFFSET表示需要填充的MCU个数；
(6)对需要填充的MCU进行编码填充。
图1所示的方法解决了图像头部文件缺失而无法恢复图像的技术问题，并进一步判断是否有编码区被其他数据覆盖，如果有编码区被覆盖，将进行数据的位置恢复，解决了恢复后的数据存在花屏的技术问题。
图2示出了本发明的一种图像修复装置，该装置包括：
检测单元201，用于检测待修复图像的头文件是否受损，如果是，则获取正确的头文件；
修复单元202，用于基于正确的头文件对所述待修复图像进行修复，得到修复后的图像。
本装置可以对jPg格式的损坏图像进行修复，当然也可以对其他类型的图像进行修复，如位图、tiff等格式的图像，其修复的原理是相同的。
本发明的一个重要发明点是获取正确的头文件，所述获取正确的头文件的操作为：获取与所述待修复图像使用相同软件或设备生成的一幅头文件完好的图像，获取所述头文件完好的图像的头文件作为所述待修复图像的正确的头文件。其原理是相同软件或者设备生成JPG图像的头部信息(也称为头文件、头数据等等)是相同的，即在相同参数下，相同软件或者设备生成JPG图像的头部信息是一致的。
在本发明的装置中，将所述头文件表示为JHD＝{R1，R2，R3，R4，R5，R6，R7}，每个元素Ri代表头文件的一个字段，从R1到R7字段分别表示为：图像开始、应用程序保留标记、定义量化表、帧图像开始、定义哈夫曼表、定义差分编码累计复位的间隔、扫描开始；从R5的字段中提取哈夫曼表，记为DHT＝{HT1，HT2，HT3，HT4}表示哈夫曼编码表集合，HT1至HT4分别表示为：表示DC直流0号哈夫曼表、DC直流1号哈夫曼表、AC交流0号哈夫曼表、AC交流1号哈夫曼表；通过HT1哈夫曼表其构建的哈夫曼树为DCT0，通过HT2哈夫曼表构建出哈夫曼树为DCT1，通过HT3哈夫曼表构建出哈夫曼树为ACT0，通过HT4哈夫曼表构建出哈夫曼树为ACT1；从R4字段中解析出颜色分量的采样因子的最大值(Hmax，Vmax)和图片的宽Width和高Hight，根据采样因子最大值(Hmax，Vmax)计算出MCU的大小McuCount＝Hmax*Vmax，MCU为所述待修复图像中最小编码单元。
所谓MCU，也可以称为图像中一个正方矩阵像素的数据。矩阵的大小是这样确定的：从JHD的R4中可以得到图像不同颜色分量的采样因子，即Y、Cr、Cb三个分量各自的水平采样因子和垂直采样因子。大多图片的采样因子为4∶1∶1或1∶1∶1。其中，4∶1∶1即(2*2)∶(1*1)∶(1*1))；1∶1∶1即(1*1)∶(1*1)(1*1)。记三个分量中水平采样因子最大值为Hmax，垂直采样因子最大值为Vmax，那么单个MCU矩阵的宽就是Hmax*8像素，高就是Vmax*8像素；假设Mi＝{DU1，DU2，DU3，…DUN}表示数据单元的集合。其中每个DUi代表每个数据单元。在数据流中，MCU的排列装置是从左到右，从上到下，每个MCU又分为若干个数据单元。数据单元(DUi)的大小必定为8*8。
本发明的另一个重要发明点是如何进行图像的修复，所述修复单元202执行的操作为：
(1)加载待修复图像的数据，读取需要修复的数据块并将其作为待解码的数据流DS。DS＝{M1，M2，M3，…，MN}表示最小编码单元的集合。其中每个元素Mi代表每个编码单元。对于数据流信息可以被分为一段接一段的最小编码单元(MCU)数据流。而每个MCU又被分成若干个数据单元记。所以数据流信息可以剖析为如下所述：数据流->最小编码单元->数据单元与颜色分量。
(2)按照Y->Cr->Cb的流程先解码Y颜色分量，根据哈夫曼树DCT0、DCT1ACT0和ACT1解码Y的直流系数DC值和交流系数值，如果解码成功则存储直流系数DCi值到DCF集合中，同时DcCount累加1，如果解码失败则继续处理DS集合中的下一个待修复的数据块并继续步骤(1)，其中，DCF＝{DC1，DC2，DC3，…，DCN}为Y颜色分量的直流分量的集合，DCi表示一个Y颜色分量的直流分量。
(3)根据哈夫曼树DCT0、DCT1ACT0和ACT1解码Cr的直流系数值和交流系数值，如果解码失败则继续处理DS集合中的下一个待修复的数据块并继续步骤(1)。
(4)根据哈夫曼树DCT0、DCT1ACT0和ACT1解码Cb直流系数值和交流系数值如果解码成功则继续步骤(1)，如果解码失败则继续处理DS集合中的下一个待修复的数据块并继续步骤(1)。
即Y1、Cr1、Cb1是一个颜色分量单元。其中Y表示亮度信号，Cr和Cb表示色度信号，每个MCU内部，数据的顺序是Y、Cr、Cb。因为图像数据流是以位(bit)为单位存储信息的。并且内部的数据都是在编码时通过正向离散余弦变换(FDCT)进行时空域向频率域变换而得到的结果，所以对于每个颜色分量单元都应该由两部分组成：1个直流分量和63个交流分量，也就是一个DUi。其中相邻Y亮度分量单元的直流分量DC值之间具备很强的关联性。
解码的过程其实就是哈夫曼树的查找过程，其中Y分量的直流分量对应于哈夫曼树DCT0，交流分量对应于哈夫曼树ACT0；Cr分量的直流分量对应于哈夫曼树DCT1，交流分量对应于哈夫曼树ACT1；Cb分量的直流分量对应于哈夫曼树DCT1，交流分量对应于哈夫曼树ACT1。
对于所有的颜色分量单元按颜色分量(Y、Cr、Cb)分类。每一种颜色分量内，相邻的两个颜色分量单元的直流变量是以差分来编码的。也就是说，通过解码出来的直流变量数值只是当前颜色分量单元的实际直流变量减去前一个颜色分量单元的实际直流变量。也就是说，当前直流变量要通过前一个颜色分量单元的实际(非解码)直流分量来校正：
DCi＝DCi-1+Diff
其中Diff为差分校正变量，也就是直接解码出来的直流系数。但如果当前颜色分量单元是第一个单元，则解码出来的直流数值就是真正的直流变量。
(5)如果连续解码成功一系列的待修复的数据块后则判断是否DcCount＞＝(Width/McuCount)*3，如果是，则表示预解码出了一段数据，如果否，则如果判断是否MCULINE＞MCU_MAX，如果是，则结束处理，其中MCULINE为当前处理的待修复的数据块的编号，MCU_MAX为待修复的数据块的总数目；
(6)通过集合DCF计算相邻数据块直流值之间的连续性，计算公式如下
其中DC[i]为DCF集合中的元素，M为图像宽度，N为DcCount的当前值，Average表示图像的平滑度；
(7)判断Average＞360是否成立，如果是，则此段数据为无效编码数据；如果否，计算DF集合的平滑度，其中DF＝{D1，D2，D3…，DN}，Di代表每行图像的平滑度；
(8)把Average加入DF集合，然后记为并判断|DA[i]-DA[i-1]|＞7是否成立，如果是，则表示数据块之间存在跃变截止到此则DA[i]部分数据无效，处理结束，如果否，则为数据块为有效编码，跳转到步骤(1)继续处理，其中，DA＝{A1，A2，A3，…，AN}为相邻JP6图像行数之间的平滑度集合。
本发明的另一个重要发明点在于对修复后额图像进行校正，即对数据库被其他数据进行覆盖的部分进行修复，并对色彩进行校正，使得修复后的图像更加逼真，提高了修复效果。所述装置还包括：
校正单元203，对所述修复后的图像进行位置、亮度和色度的校正。所述校正单元203执行的操作为：
(1)初始化设置Y分量亮度直流系数DC值，调整图像的亮度；
(2)初始化设置Cr分量色度直流系数DC值，调整图像色度；
(3)初始化设置Cb分量色度直流系数DC值，调整图像色度；
(4)如果图像的画面出现错位偏移，则估算需要填充的MCU的个数，计算出相邻列DC差值的平均值集合，记为DW＝{W1，W2，W3，…，WN}，计算公式如下所示：
其中N表示解码出的DC直流系数的个数，WIDTH表示图像的宽度，OFFSET表示DCF集合中元素的偏移；
(5)计算出集合DW中最大值Wi，然后根据公式W_OFFSET＝(WIDTH-i)/(Hmax*Vmax)计算出需要填充的MCU个数，其中，W_OFFSET表示需要填充的MCU个数；
(6)对需要填充的MCU进行编码填充。
图2所示的装置解决了图像头部文件缺失而无法恢复图像的技术问题，并进一步判断是否有编码区被其他数据覆盖，如果有编码区被覆盖，将进行数据的位置恢复，解决了恢复后的数据存在花屏的技术问题。
为了描述的方便，描述以上装置时以功能分为各种单元分别描述。当然，在实施本申请时可以把各单元的功能在同一个或多个软件和/或硬件中实现。
通过以上的实施方式的描述可知，本领域的技术人员可以清楚地了解到本申请可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本申请各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。
最后所应说明的是：以上实施例仅以说明而非限制本发明的技术方案，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明进行修改或者等同替换，而不脱离本发明的精神和范围的任何修改或局部替换，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (15)

1.一种图像修复方法，其特征在于，该方法包括：
检测步骤，检测待修复图像的头文件是否受损，如果是，则获取正确的头文件；
修复步骤，基于正确的头文件对所述待修复图像进行修复，得到修复后的图像。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述待修复图像是jpg格式的图像。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述获取正确的头文件的操作为：获取与所述待修复图像使用相同软件或设备生成的一幅头文件完好的图像，获取所述头文件完好的图像的头文件作为所述待修复图像的正确的头文件。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，将所述头文件表示为JHD＝{R1，R2，R3，R4，R5，R6，R7}，每个元素Ri代表头文件的一个字段，从R1到R7字段分别表示为：图像开始、应用程序保留标记、定义量化表、帧图像开始、定义哈夫曼表、定义差分编码累计复位的间隔、扫描开始；从R5的字段中提取哈夫曼表，记为DHT＝{HT1，HT2，HT3，HT4}表示哈夫曼编码表集合，HT1至HT4分别表示为：表示DC直流0号哈夫曼表、DC直流1号哈夫曼表、AC交流0号哈夫曼表、AC交流1号哈夫曼表；通过HT1哈夫曼表其构建的哈夫曼树为DCT0，通过HT2哈夫曼表构建出哈夫曼树为DCT1，通过HT3哈夫曼表构建出哈夫曼树为ACT0，通过HT4哈夫曼表构建出哈夫曼树为ACT1；从R4字段中解析出颜色分量的采样因子的最大值(Hmax，Vmax)和图片的宽Width和高Hight，根据采样因子最大值(Hmax，Vmax)计算出MCU的大小McuCount＝Hmax*Vmax，MCU为所述待修复图像中最小编码单元。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述修复步骤的操作为：
(1)加载待修复图像的数据，读取需要修复的数据块并将其作为待解码的数据流DS；
(2)按照Y-＞Cr-＞Cb的流程先解码Y颜色分量，根据哈夫曼树DCT0、DCT1ACT0和ACT1解码Y的直流系数DC值和交流系数值，如果解码成功则存储直流系数DCi值到DCF集合中，同时DcCount累加1，如果解码失败则继续处理DS集合中的下一个待修复的数据块并继续步骤(1)，其中，DCF＝{DC1，DC2，DC3，…，DCN}为Y颜色分量的直流分量的集合，DCi表示一个Y颜色分量的直流分量；
(3)根据哈夫曼树DCT0、DCT1ACT0和ACT1解码Cr的直流系数值和交流系数值，如果解码失败则继续处理DS集合中的下一个待修复的数据块并继续步骤(1)；
(4)根据哈夫曼树DCT0、DCT1ACT0和ACT1解码Cb直流系数值和交流系数值如果解码成功则继续步骤(1)，如果解码失败则继续处理DS集合中的下一个待修复的数据块并继续步骤(1)；
(5)如果连续解码成功一系列的待修复的数据块后则判断是否DcCount＞＝(Width/McuCount)*3，如果是，则表示预解码出了一段数据，如果否，则如果判断是否MCULINE＞MCU_MAX，如果是，则结束处理，其中MCULINE为当前处理的待修复的数据块的编号，MCU_MAX为待修复的数据块的总数目；
(6)通过集合DCF计算相邻数据块直流值之间的连续性，计算公式如下 其中DC[i]为DCF集合中的元素，M为图像宽度，N为DcCount的当前值，Average表示图像的平滑度；
(7)判断Average＞360是否成立，如果是，则此段数据为无效编码数据；如果否，计算DF集合的平滑度，其中DF＝{D1，D2，D3…，DN}，Di代表每行图像的平滑度；
(8)把Average加入DF集合，然后记为并判断DA[i]-DA[i-1]|＞7是否成立，如果是，则表示数据块之间存在跃变截止到此则DA[i]部分数据无效，处理结束，如果否，则为数据块为有效编码，跳转到步骤(1)继续处理。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
校正步骤，对所述修复后的图像进行位置、亮度和色度的校正。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述校正步骤的操作为：
(1)初始化设置Y分量亮度直流系数DC值，调整图像的亮度；
(2)初始化设置Cr分量色度直流系数DC值，调整图像色度；
(3)初始化设置Cb分量色度直流系数DC值，调整图像色度；
(4)如果图像的画面出现错位偏移，则估算需要填充的MCU的个数，计算出相邻列DC差值的平均值集合，记为DW＝{W1，W2，W3，…，WN}，计算公式如下所示：
其中N表示解码出的DC直流系数的个数，WIDTH表示图像的宽度，OFFSET表示DCF集合中元素的偏移；
(5)计算出集合DW中最大值Wi，然后根据公式W_OFFSET＝(WIDTH-i)/(Hmax*Vmax)计算出需要填充的MCU个数，其中，W_OFFSET表示需要填充的MCU个数；
(6)对需要填充的MCU进行编码填充。
8.一种图像修复装置，其特征在于，该装置包括：
检测单元，检测待修复图像的头文件是否受损，如果是，则获取正确的头文件；
修复单元，基于正确的头文件对所述待修复图像进行修复，得到修复后的图像。
9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述待修复图像是jpg格式的图像。
10.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，所述获取正确的头文件的操作为：获取与所述待修复图像使用相同软件或设备生成的一幅头文件完好的图像，获取所述头文件完好的图像的头文件作为所述待修复图像的正确的头文件。
11.根据权利要求10所述的装置，其特征在于，将所述头文件表示为JHD＝{R1，R2，R3，R4，R5，R6，R7}，每个元素Ri代表头文件的一个字段，从R1到R7字段分别表示为：图像开始、应用程序保留标记、定义量化表、帧图像开始、定义哈夫曼表、定义差分编码累计复位的间隔、扫描开始；从R5的字段中提取哈夫曼表，记为DHT＝{HT1，HT2，HT3，HT4}表示哈夫曼编码表集合，HT1至HT4分别表示为：表示DC直流0号哈夫曼表、DC直流1号哈夫曼表、AC交流0号哈夫曼表、AC交流1号哈夫曼表；通过HT1哈夫曼表其构建的哈夫曼树为DCT0，通过HT2哈夫曼表构建出哈夫曼树为DCT1，通过HT3哈夫曼表构建出哈夫曼树为ACT0，通过HT4哈夫曼表构建出哈夫曼树为ACT1；从R4字段中解析出颜色分量的采样因子的最大值(Hmax，Vmax)和图片的宽Width和高Hight，根据采样因子最大值(Hmax，Vmax)计算出MCU的大小McuCount＝Hmax*Vmax，MCU为所述待修复图像中最小编码单元。
12.根据权利要求11所述的装置，其特征在于，所述修复单元执行的操作为：
(1)加载待修复图像的数据，读取需要修复的数据块并将其作为待解码的数据流DS；
(2)按照Y-＞Cr-＞Cb的流程先解码Y颜色分量，根据哈夫曼树DCT0、DCT1ACT0和ACT1解码Y的直流系数DC值和交流系数值，如果解码成功则存储直流系数DCi值到DCF集合中，同时DcCount累加1，如果解码失败则继续处理DS集合中的下一个待修复的数据块并继续步骤(1)，其中，DCF＝{DC1，DC2，DC3，…，DCN}为Y颜色分量的直流分量的集合，DCi表示一个Y颜色分量的直流分量；
(3)根据哈夫曼树DCT0、DCT1ACT0和ACT1解码Cr的直流系数值和交流系数值，如果解码失败则继续处理DS集合中的下一个待修复的数据块并继续步骤(1)；
(4)根据哈夫曼树DCT0、DCT1ACT0和ACT1解码Cb直流系数值和交流系数值如果解码成功则继续步骤(1)，如果解码失败则继续处理DS集合中的下一个待修复的数据块并继续步骤(1)；
(5)如果连续解码成功一系列的待修复的数据块后则判断是否DcCount＞＝(Width/McuCount)*3，如果是，则表示预解码出了一段数据，如果否，则如果判断是否MCULINE＞MCU_MAX，如果是，则结束处理，其中MCULINE为当前处理的待修复的数据块的编号，MCU_MAX为待修复的数据块的总数目；
(6)通过集合DCF计算相邻数据块直流值之间的连续性，计算公式如下
其中DC[i]为DCF集合中的元素，M为图像宽度，N为DcCount的当前值，Average表示图像的平滑度；
(7)判断Average＞360是否成立，如果是，则此段数据为无效编码数据；如果否，计算DF集合的平滑度，其中DF＝{D1，D2，D3…，DN}，Di代表每行图像的平滑度；
(8)把Average加入DF集合，然后记为并判断DA[i]-DA[i-1]|＞7是否成立，如果是，则表示数据块之间存在跃变截止到此则DA[i]部分数据无效，处理结束，如果否，则为数据块为有效编码，跳转到步骤(1)继续处理。
13.根据权利要求12所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：
校正单元，用于对所述修复后的图像进行位置、亮度和色度的校正。
14.根据权利要求13所述的装置，其特征在于，所述校正单元执行的操作为：
(1)初始化设置Y分量亮度直流系数DC值，调整图像的亮度；
(2)初始化设置Cr分量色度直流系数DC值，调整图像色度；
(3)初始化设置Cb分量色度直流系数DC值，调整图像色度；
(4)如果图像的画面出现错位偏移，则估算需要填充的MCU的个数，计算出相邻列DC差值的平均值集合，记为DW＝{W1，W2，W3，…，WN}，计算公式如下所示：
其中N表示解码出的DC直流系数的个数，WIDTH表示图像的宽度，OFFSET表示DCF集合中元素的偏移；
(5)计算出集合DW中最大值Wi，然后根据公式W_OFFSET＝(WIDTH-i)/(Hmax*Vmax)计算出需要填充的MCU个数，其中，W_OFFSET表示需要填充的MCU个数；
(6)对需要填充的MCU进行编码填充。
15.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述存储介质上存储有计算机程序代码，当所述计算机程序代码被计算机执行时执行权利要求1-7之任一的方法。
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