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Formulation des problèmes de Dirichlet et Neumann pour l'inpainting

Dans notre approche, $ \Omega$ représente désormais l'image, on note $ \Gamma$ sa frontière, et on dénote par $ \omega\subset\Omega$ la partie cachée (inconnue) de l'image, et $ \gamma$ sa frontière. Soit $ v$ l'image dégradée et que l'on souhaite reconstituer. On suppose donc que $ v$ est connue sur $ \Omega\backslash\omega$ , et inconnue sur $ \omega$ .

L'idée consiste à adapter la méthode de localisation des fissures à l'inpainting: nous allons chercher à identifier les fissures, ou contours, $ \sigma$ dans la partie cachée $ \omega$ de l'image, puis imposer que le Laplacien de l'image reconstruite soit nul dans $ \omega\backslash\sigma$ . Pour une fissure $ \sigma$ donnée (i.e. pour un contour donné dans la partie cachée de l'image), et en utilisant la connaissance de $ v$ (donnée de Dirichlet) et de son flux (donnée de Neumann) sur le bord $ \gamma$ de $ \omega$ , on peut reconstruire deux solutions différentes à l'intérieur de $ \omega$ .

Pour une fissure $ \sigma$ donnée dans $ \omega$ , la solution $ u_D(\sigma)\in H^1(\Omega\backslash\sigma)$ du problème de Dirichlet vérifie

$\displaystyle \left\{ \begin{array}{l} \Delta u_D = 0 \quad dans  \omega\backs...
...d sur \sigma, u_D = v\quad dans \Omega\backslash\omega. \end{array} \right.$ (2.11)

En dehors de $ \omega$ , la solution est égale à l'image originale, et à l'intérieur de $ \omega$ , nous reprenons l'équation (2.8). De même, en supposant $ v$ régulière, on peut définir une solution $ u_N\in H^1(\Omega\backslash\sigma)$ du problème de Neumann:

$\displaystyle \left\{ \begin{array}{l} \Delta u_N = 0 \quad dans  \omega\backs...
...sur \sigma,  u_N = v\quad dans  \Omega\backslash\omega. \end{array} \right.$ (2.12)

À noter que d'un point de vue numérique, il est beaucoup plus simple de résoudre un problème de Neumann approché:

$\displaystyle \left\{ \begin{array}{l} \Delta u_N = 0 \quad dans  \omega\backs...
...ha \Delta u_N + u_N = v\quad dans  \Omega\backslash\omega, \end{array} \right.$ (2.13)

$ \alpha>0$ est petit.


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