動画データ全体は(グレースケールでも)4次元データです。ウェーブレット変換によるノイズ除去はこれを受け付けないので、ループ内に入れフレーム1枚ずつ処理します。implayまで実行して確認していませんが、下記で良いと思います。
%FEP動画のフレームを読み込み、グレースケール変換・ノイズ除去を行う
vfep = VideoReader("Ultrasonic_analysis\4852fep_20230512.avi");
mvfep=zeros(vfep.Height,vfep.Width,3,int64(vfep.FrameRate*vfep.Duration),'uint8');
gray_mvfep=mvfep(:,:,1,:); % 追記
wvfep=gray_mvfep; % 追記
k=1;
while hasFrame(vfep)
mvfep(:,:,:,k) = readFrame(vfep);
gray_mvfep(:,:,1,k) = rgb2gray(mvfep(:,:,:,k));
wvfep=wdenoise2(gray_mvfep(:,:,1,k)); % ウェーブレット変換によるノイズ除去
%imshow(mvfep(:,:,:,k))
k=k+1
end
implay(gray_mvfep,vfep.FrameRate*vfep.Duration); % グレースケール変換済データを表示
implay( wvfep,vfep.FrameRate*vfep.Duration); % グレースケール変換・ノイズ除去済データを表示
