华南理工大学学报(自然科学版) ›› 2019, Vol. 47 ›› Issue (2): 59-67.doi: 10.12141/j.issn.1000-565X.180354

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基于 PTV-TV 张量建模的压缩视频背景前景恢复与分离

韩乐 魏蔚 高丽   

  1.  华南理工大学 数学学院,广东 广州 510640
  • 收稿日期:2018-07-11 修回日期:2018-11-19 出版日期:2019-02-25 发布日期:2019-01-02
  • 通信作者: 韩乐( 1977) ,女,副教授,主要从事矩阵优化、图像处理研究 E-mail:hanle@scut.edu.cn
  • 作者简介:韩乐( 1977) ,女,副教授,主要从事矩阵优化、图像处理研究
  • 基金资助:
    国家自然科学基金青年科学基金资助项目( 11501219) ; 教育部人文社科青年基金资助项目( 17YJC630026) ; 华 南理工大学探索性实验项目( Y1170560) ;浙江大学 CAD & CG 国家重点实验室开放课题( A1808) ;华南理工大学研究生全 英文课程建设项目( Y2181421) ;广东省高等教育教学研究和改革项目( Y1172010) ; 华南理工大学中央高校基本科研业务 费专项资金资助项目( D2172350)

Compressed Video Background/Foreground Recovery and Separation Based on PTV-TV Tensor Modeling
 

HAN Le WEI Wei GAO Li    

  1.  School of Mathematics,South China University of Technology,Guangzhou 510640,Guangdong,China
  • Received:2018-07-11 Revised:2018-11-19 Online:2019-02-25 Published:2019-01-02
  • Contact: 韩乐( 1977) ,女,副教授,主要从事矩阵优化、图像处理研究 E-mail:hanle@scut.edu.cn
  • About author:韩乐( 1977) ,女,副教授,主要从事矩阵优化、图像处理研究
  • Supported by:
     Supported by the National Natural Science Foundation of China for Youths( 11501219) 

摘要: 基于三阶张量的 H-TenRPCA 模型是解决压缩感知场景分离问题的有效方法,但 该模型计算时间长,对硬件要求高,求解算法在理论上没有收敛性保证. 为此,文中利用背 景视频的时间连续性( PTV) 和前景时空连续性( 3D-TV) 来重构压缩前的背景与前景,提 出了基于 PTV-TV 张量建模的压缩视频背景前景恢复与分离模型,并采用有收敛性保证 的两块 ADMM 算法来求解相关优化问题. 实验结果表明: PTV-TV 模型能够完整恢复出视 频的背景和前景,对同一视频的处理,PTV-TV 模型的计算时间仅为 H-TenRPCA 模型的 2/3;对于复杂动态背景数据,PTV-TV 模型在明显的时间优势下保持与 H-TenRPCA 模型 相当的峰值信噪比和图像结构相似度. 

关键词: 张量, 背景前景分离, 交替方向乘子法, 变分 

Abstract: The H-TenRPCA model is an effective method which directly processes raw multidimensional data without destroying 3D tensor structure. However,the model demands long computing time and high requirements for hardware. What’s more,the algorithm for H-TenRPCA has no convergence guarantee in theory. Motivated by this,background and foreground before compression were reconstructed by using PTV of background video and continuity of foreground spacetime ( 3D-TV) ,and a compressed video background and foreground restoration and separation model based on PTV-TV tensor modeling was proposed,and two ADMM algorithms with guaranteed convergence were used to solve the related optimization problems. Extensive empirical studies on open data sets show that the PTV-TV model can recover the background and the foreground,and the computing time of this model is only about 2/3 of that of H-TenRPCA. For complex dynamic background data,the PTV-TV model maintains the same peak signalto-noise ratio and image structure similarity as H-TenRPCA model under significant time advantages.

Key words: tensor, background/foreground separation, alternating direction method of multipliers, variation

中图分类号: