一種視頻壓縮感知的重建方法
【專利摘要】本發明公開了一種視頻壓縮感知的重建方法，首先在接收端接收各幀的測量值后獨立重建各幀圖像。其次在已重建圖像之間進行基于塊的運動估計和運動補償操作，獲得每幀的預測圖像。接下來利用預測圖像和測量值為每幀圖像建立重建問題，并將其分解為單幀圖像重建問題、殘差圖像重建問題、圖像梯度變量重建問題、殘差梯度變量重建問題以及圖像正交基系數變量重建問題共5個子問題并進行交替迭代求解。在每次迭代求解完所述5個子問題后，采用雙變量收縮門限法進一步提升圖像重建質量。若達到內循環終止條件，則結束各幀圖像的迭代求解過程；若達到外循環迭代次數上限，則結束本發明的重建流程。應用本技術能夠有效改善圖像重建的性能和效果。
【專利說明】一種視頻壓縮感知的重建方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及壓縮感知技術，特別設計壓縮感知技術中一種視頻壓縮感知的重建方法。
【背景技術】
[0002]壓縮感知(Compressed Sensing, CS)是近年在信號處理領域得到廣泛重視的新興理論體系。該理論指出，若某個待采樣信號是稀疏的(或者在某個變換域是稀疏的)，那么從其有限的不相關測量值中準確恢復出原始信號的可能性極高。CS理論的提出，極大地豐富和發展了信號獲取理論，并為其他相關領域的研究提供了新的技術和新的思路。因為CS的測量過程運算量較低，而重建過程則需要迭代求解復雜度相對較高的最優化問題，所以其理論結構特別適合各類分布式應用，例如無線多媒體傳感器網絡、無線視頻監控等。在上述背景下，視頻壓縮感知(Compressed Video Sensing, CVS)方案應運而生。由于分布式應用中發送端的計算能力和電力受限，在此類方案中，對視頻序列中的各幀獨立測量；各幀的測量值被傳送至接收端，由接收端統一重建。
[0003]視頻序列的各幀圖像之間具有較大冗余，若在接收端重建時能合理利用圖像之間的相關性，則可以有效輔助圖像重建過程，提升重建準確度，在相同的采樣率下獲得比獨立重建更高的峰值信噪比(Peak Signal-to-Noise Ratio, PSNR)。
[0004]為了在重建時合理利用各幀圖像之間的相關性，現有的方法有:
將圖像序列劃分為若干圖像子集，以一個圖像子集為單位進行聯合重建。因為重建問題涉及的數據量較大，所以聯合重建方法的計算復雜度非常高。另一方面，需要收到整個圖像子集后才能解碼，因此解碼延時也較大。
[0005]以幀為單位進行重建，在重建時計算之前一幀已重建圖像的KL變換基(Karhunen-Loeve Transform),并將該KL變換基作為當前重建巾貞的正交基。但是,此類方法并不能很好地應用時域相關性。
[0006]在相鄰圖像之間進行運動估計/運動補償(Motion Estimation/ MotionCompensation, ME/MC)，獲取待重建圖像的預測值，接下來計算測量殘差值并對其進行重建。由于殘差重建方法僅考慮時域相關性而忽略了圖像本身的空域結構特征，若獲取的預測值不準確，重建圖像質量會有所下降。
[0007]綜上，在接收端，為提升獨立重建圖像的質量，需要充分利用相鄰幀之間的相關性；現有的方法的性能也有待進一步提升。
【發明內容】
[0008]有鑒于此，本發明的主要目的在于提供一種視頻壓縮感知的重建方法，能夠克服傳統方法在性能上的不足，在相同的采樣率下可以獲得更高質量的圖像重建效果。
[0009]為達到上述目的，本申請采用如下技術方案:
一種視頻壓縮感知的重建方法，包括:a、接收各幀圖像的測量值，并進行獨立重建；
b、對任一幀圖像，在與其相鄰幀的重建圖像與當前重建的所述任一幀圖像i；.之間，進行基于塊的ME與MC操作，獲取所述任一幀圖像的預測值€，其中i是幀序號；
【權利要求】
1.一種視頻壓縮感知的重建方法，其特征在于，該方法包括: 接收各幀圖像的測量值，并進行獨立重建； 對任一幀圖像，在與其相鄰幀的重建圖像與當前重建的所述任一幀圖像xi之間，進行基于塊的ME與MC操作，獲取所述任一幀圖像的預測值pi，其中i是幀序號； 根據所述任一幀圖像的測量值yi和當前的所述預測值pi，依次計算5個子問題
2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述計算
3.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一、第二、第三、第四、第五、第六、第七權衡因子的取值分別為
4.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述雙變量收縮門限法采用雙數復小波變換進行3層分解，收斂控制因子設置為1.5。
5.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述內循環終止條件為:內循環迭代次數達到預設的內循環上限時，終止內循環；或者Α的相對變化值
6.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述外循環終止條件為:外循環迭代次數達到預設的外循環上限時，終止外循環。
7.根據權利要求5所述的方法，其特征在于，所述內循環上限為150。
8.根據權利要求5所述的方法，其特征在于，所述內循環預設的門限值t為10—4。
9.根據權利要求6所述的方法，其特征在于，所述外循環上限為I。
【文檔編號】H04N19/154GK103929649SQ201410173962
【公開日】2014年7月16日 申請日期:2014年4月28日 優先權日:2014年4月28日
【發明者】常侃, 覃團發, 唐振華 申請人:廣西大學