基於幀間差分背景圖像的視頻圖像壓縮感知重構方法
2023-07-29 19:16:31
基於幀間差分背景圖像的視頻圖像壓縮感知重構方法
【專利摘要】本發明涉及一種基於幀間差分背景圖像的視頻圖像壓縮感知重構方法，將基於幀間差分法獲取的背景圖像作為後一幀圖像的先驗知識進行後一幀幀圖像的重構，通過獲取的背景圖像代替原有的參考幀圖像進行幀圖像的重構，避免了參考幀圖像選取不同造成的重構誤差，提高了重構質量，節省了重構時間，提高視頻圖像的重建效率和重建精度。
【專利說明】基於幀間差分背景圖像的視頻圖像壓縮感知重構方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種圖像信息處理技術，特別涉及一種基於幀間差分背景圖像的視頻 圖像壓縮感知重構方法。
【背景技術】
[0002] 在處理監控視頻信號時，考慮到視頻幀與幀之間的相關性，通過幀間差分圖像本 身具有的稀疏性和參考幀圖像進行幀圖像的重構，以及對當前幀圖像進行運動估計和運動 補償提高視頻重構質量，但是參考幀圖像的選取對幀圖像重構質量有較大的影響，參考幀 圖像選取不同極易造成的重構誤差。
【發明內容】
[0003] 本發明是針對監控視頻信號處理中參考幀圖像選取不同會造成重構誤差的問題， 提出了一種基於幀間差分背景圖像的視頻圖像壓縮感知重構方法，將基於幀間差分法獲取 的背景圖像作為後一幀圖像的先驗知識進行後一幀幀圖像的重構，通過獲取的背景圖像代 替原有的參考幀圖像進行幀圖像的重構，避免了參考幀圖像選取不同造成的重構誤差，提 高了重構質量，節省了重構時間。
[0004] 本發明的技術方案為：一種基於幀間差分背景圖像的視頻圖像壓縮感知重構方 法，具體包括如下步驟： 第一步：通過終端節點的視頻攝像頭獲取視頻信號X,對每幀視頻圖像進行小波基稀 疏表示，Ψ為稀疏變換矩陣，然後使用觀測矩陣(p進行觀測得到帶加性噪聲的壓縮信號 | = φψχ;第二步：通過幀間差分法獲取背景圖像： 1) 通過壓縮感知重構算法獲取第Κ-1幀和第Κ-2幀的視頻圖像，假設第Κ-1幀圖像與 第Κ-2幀圖像分別表示為.
【權利要求】
1. 一種基於幀間差分背景圖像的視頻圖像壓縮感知重構方法，其特徵在於，具體包括 如下步驟： 第一步：通過終端節點的視頻攝像頭獲取視頻信號λ'對每幀視頻圖像進行小波基稀 疏表示Ψχ ,ψ為稀疏變換矩陣，然後使用觀測矩陣Φ進行觀測得到帶加性噪聲的壓縮 信號.y = ΦΨχ ;第二步：通過幀間差分法獲取背景圖像： 1) 通過壓縮感知重構算法獲取第κ-ι幀和第κ-2幀的視頻圖像，假設第κ-ι幀圖像與 第Κ-2幀圖像分別表示為
2) 利用第Κ-1幀圖像.
與第κ-2幀圖像
計算差分圖像
3) 根據閾值Τ，閾值Τ是圖像矩陣中所有像素點灰度值的加權平均值，將差分圖像
二值化處理得到二值圖像
，則二值圖像中白色點代表運 動目標及噪聲點，而黑色點代表背景信息； 4) 將二值圖像
先進行開運算然後閉運算得到圖像.
，目 的是去除噪聲，並且填充運動目標內部的空洞； 5) 根據圖像
各點像素值，通過前兩幀幀圖像上的相應位置的像素點， Κ彡3來確定背景圖像的像素點值，最初的前兩幀圖像直接獲取，即若圖像 中的像素值為〇,則背景圖像的像素值等於前兩幀圖像相應位置的像素平均值，反之，將此 位置的背景圖像的像素值置零：
第三步：基於幀間差分背景圖像的視頻圖像壓縮感知重構算法： 輸入：隨機測量值.>'，測量矩陣Φ，稀疏變換Ψ ; 輸出：原始信號X進行A次迭代後的值·5? ; ① 初始化，迭代次數.t = 0，正則化參數τ，參數#>〇 ,變量初始值4，迭代停止值 S' ② 判斷是否為前兩幀視頻圖像重構，是前兩幀視頻圖像重構，則初始向量4為零，轉 到步驟④繼續執行，如不是前兩幀視頻圖像重構，則轉到步驟③繼續執行； ③ 計算前兩幀圖像即第κ-1幀圖像
與第κ-2幀圖像
的背景圖像
，並對求得的背景圖像進行小波變換，利用小波係數獲得初始化向量 即
④ 計算中間變量心、即κ + ?4 ; ⑤ 在當前％和·4向量值基礎上更新空域變量Χμ ;更新空域變量公式如下：
/為單位矩陣； ⑥ 計算中間變量即
⑦ 在當前4和《4向量值基礎上進行閾值算子操作，更新頻域變量ι^+1 ;更新空域變 量公式如下：
，soft為軟閾值算法； ⑧ 利用式子4 + νΑ+1 -Ψ':Α+1更新迭代變量； ⑨ 更新迭代次數，用k+Ι替代k; ⑩ 計算目標函數/?%4?)和迭代終止函數(迭代終止函數為
;判斷是否滿足迭代停止條件，若滿足
，返回 當前估計值％，反之，則返回到步驟②繼續執行，A即為重構的第κ幀圖像。
【文檔編號】H04N19/51GK104053006SQ201410271790
【公開日】2014年9月17日 申請日期:2014年6月18日 優先權日:2014年6月18日
【發明者】張雷洪, 賴和木, 潘子蘭, 梁東 申請人:上海理工大學