基于帧间差分背景图像的视频图像压缩感知重构方法
【专利摘要】本发明涉及一种基于帧间差分背景图像的视频图像压缩感知重构方法，将基于帧间差分法获取的背景图像作为后一帧图像的先验知识进行后一帧帧图像的重构，通过获取的背景图像代替原有的参考帧图像进行帧图像的重构，避免了参考帧图像选取不同造成的重构误差，提高了重构质量，节省了重构时间，提高视频图像的重建效率和重建精度。
【专利说明】基于帧间差分背景图像的视频图像压缩感知重构方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种图像信息处理技术，特别涉及一种基于帧间差分背景图像的视频 图像压缩感知重构方法。
【背景技术】
[0002] 在处理监控视频信号时，考虑到视频帧与帧之间的相关性，通过帧间差分图像本 身具有的稀疏性和参考帧图像进行帧图像的重构，以及对当前帧图像进行运动估计和运动 补偿提高视频重构质量，但是参考帧图像的选取对帧图像重构质量有较大的影响，参考帧 图像选取不同极易造成的重构误差。
【发明内容】
[0003] 本发明是针对监控视频信号处理中参考帧图像选取不同会造成重构误差的问题， 提出了一种基于帧间差分背景图像的视频图像压缩感知重构方法，将基于帧间差分法获取 的背景图像作为后一帧图像的先验知识进行后一帧帧图像的重构，通过获取的背景图像代 替原有的参考帧图像进行帧图像的重构，避免了参考帧图像选取不同造成的重构误差，提 高了重构质量，节省了重构时间。
[0004] 本发明的技术方案为：一种基于帧间差分背景图像的视频图像压缩感知重构方 法，具体包括如下步骤： 第一步：通过终端节点的视频摄像头获取视频信号X,对每帧视频图像进行小波基稀 疏表示，Ψ为稀疏变换矩阵，然后使用观测矩阵(p进行观测得到带加性噪声的压缩信号 | = φψχ;第二步：通过帧间差分法获取背景图像： 1) 通过压缩感知重构算法获取第Κ-1帧和第Κ-2帧的视频图像，假设第Κ-1帧图像与 第Κ-2帧图像分别表示为.
【权利要求】
1. 一种基于帧间差分背景图像的视频图像压缩感知重构方法，其特征在于，具体包括 如下步骤： 第一步：通过终端节点的视频摄像头获取视频信号λ'对每帧视频图像进行小波基稀 疏表示Ψχ ,ψ为稀疏变换矩阵，然后使用观测矩阵Φ进行观测得到带加性噪声的压缩 信号.y = ΦΨχ ;第二步：通过帧间差分法获取背景图像： 1) 通过压缩感知重构算法获取第κ-ι帧和第κ-2帧的视频图像，假设第κ-ι帧图像与 第Κ-2帧图像分别表示为
2) 利用第Κ-1帧图像.
与第κ-2帧图像
计算差分图像
3) 根据阈值Τ，阈值Τ是图像矩阵中所有像素点灰度值的加权平均值，将差分图像
二值化处理得到二值图像
，则二值图像中白色点代表运 动目标及噪声点，而黑色点代表背景信息； 4) 将二值图像
先进行开运算然后闭运算得到图像.
，目 的是去除噪声，并且填充运动目标内部的空洞； 5) 根据图像
各点像素值，通过前两帧帧图像上的相应位置的像素点， Κ彡3来确定背景图像的像素点值，最初的前两帧图像直接获取，即若图像 中的像素值为〇,则背景图像的像素值等于前两帧图像相应位置的像素平均值，反之，将此 位置的背景图像的像素值置零：
第三步：基于帧间差分背景图像的视频图像压缩感知重构算法： 输入：随机测量值.>'，测量矩阵Φ，稀疏变换Ψ ; 输出：原始信号X进行A次迭代后的值·5? ; ① 初始化，迭代次数.t = 0，正则化参数τ，参数#>〇 ,变量初始值4，迭代停止值 S' ② 判断是否为前两帧视频图像重构，是前两帧视频图像重构，则初始向量4为零，转 到步骤④继续执行，如不是前两帧视频图像重构，则转到步骤③继续执行； ③ 计算前两帧图像即第κ-1帧图像
与第κ-2帧图像
的背景图像
，并对求得的背景图像进行小波变换，利用小波系数获得初始化向量 即
④ 计算中间变量心、即κ + ?4 ; ⑤ 在当前％和·4向量值基础上更新空域变量Χμ ;更新空域变量公式如下：
/为单位矩阵； ⑥ 计算中间变量即
⑦ 在当前4和《4向量值基础上进行阈值算子操作，更新频域变量ι^+1 ;更新空域变 量公式如下：
，soft为软阈值算法； ⑧ 利用式子4 + νΑ+1 -Ψ':Α+1更新迭代变量； ⑨ 更新迭代次数，用k+Ι替代k; ⑩ 计算目标函数/?%4?)和迭代终止函数(迭代终止函数为
;判断是否满足迭代停止条件，若满足
，返回 当前估计值％，反之，则返回到步骤②继续执行，A即为重构的第κ帧图像。
【文档编号】H04N19/51GK104053006SQ201410271790
【公开日】2014年9月17日 申请日期:2014年6月18日 优先权日:2014年6月18日
【发明者】张雷洪, 赖和木, 潘子兰, 梁东 申请人:上海理工大学