[发明专利]一种视频压缩信号的重建方法

权利要求书

1.一种视频压缩信号的重建方法，其特征在于，包括：

S01：视频信号拆分成若干图像组，各所述图像组的第一帧为关键帧，其余帧为非关键帧，根据采集端输出的关键帧和非关键帧的图像观测值，对非关键帧的图像进行初步预测，生成非关键帧的图像预测值，所述关键帧的图像观测值的采样率大于所述非关键帧的图像观测值的采样率；

S02：根据所述非关键帧的图像预测值和所述非关键帧的图像观测值以及采集端使用的随机采样矩阵，计算非关键帧的观测残差和非关键帧的预测残差；

S03：计算所述非关键帧的观测残差的残差信号平均能量，并根据所述残差信号能量的大小，选择适配的残差重构算法，对预测残差进行重构，生成重构残差；

S04：根据所述非关键帧的图像预测值和非关键帧的重构残差，计算非关键帧的图像重构值。

2.根据权利要求1所述的视频压缩信号的重建方法，其特征在于，在步骤S01中，对非关键帧的图像进行初步预测，生成非关键帧的图像预测值包括：

使用如下公式计算非关键帧的图像预测值：

其中，为非关键帧的图像预测值，H_p,q是用于图像目标块估计的分量块，w_p,q是对应该分量块的权重系数，k,p为图像块的帧索引，k对应于同图像组内的非关键帧，p对应于同图像组内的关键帧和非关键帧，j,q是帧内的图像块索引，权重系数w_p,q使用如下公式计算：

其中，y_k,j为非关键帧的图像观测值，λ为时间先验的权重因子，用于调节关联帧间的影响力，φ为随机采样矩阵，p1为关联帧的图像块的帧索引，所述关联帧包括所述非关键帧的相邻帧以及同图像组内的关键帧，p2为非关联帧的图像块的帧索引。

3.根据权利要求2所述的视频压缩信号的重建方法，其特征在于，对于静态类图像，λ＝0.5,对于动态类图像，λ0.5。

4.根据权利要求1至3任一所述的视频压缩信号的重建方法，其特征在于，在步骤S02中，计算非关键帧的观测残差包括：

基于所述随机采样矩阵，对非关键帧的图像预测值进行域变换处理，得到变换域的图像预测值；

将所述变换域的图像预测值与非关键帧的图像观测值相减，得到观测残差。

5.根据权利要求4所述的视频压缩信号的重建方法，其特征在于，在步骤S02中，计算非关键帧的预测残差包括：

基于所述随机采样矩阵，对观测残差进行域逆变换处理，得到非关键帧的预测残差。

6.根据权利要求5所述的视频压缩信号的重建方法，其特征在于，在步骤S03中，计算所述非关键帧的观测残差的残差信号平均能量包括：

根据如下公式计算所述残差信号平均能量：

其中，R为残差信号平均能量，为非关键帧的观测残差/中的非零残差，R为残差信号平均能量，k为图像块的帧索引，j为帧内的图像块索引，l为非零残差信号的索引，L为残差信号中非零分量的数量。

7.根据权利要求6所述的视频压缩信号的重建方法，其特征在于，在步骤S03中，根据所述残差信号平均能量的大小，选择适配的残差重构算法，对所述非关键帧的预测残差进行重构，生成非关键帧的重构残差包括：

根据预设的判定阈值T1和T2与残差信号平均能量之间的关系，选择如下公式之一，计算重构残差的稀疏表达系数：

如果R≤T1，则使用

如果T1＜R≤T2，则使用

如果R＞T2，则使用

其中，为重构残差的稀疏表达系数，/为非关键帧的预测残差的稀疏表达系数，为非关键帧的观测残差，λ1，λ2为平衡预测图像与观测图像之间的相似和差异效果的权重因子，

使用如下公式计算非关键帧的重构残差：

其中，为非关键帧的重构残差，Ψ为冗余字典。