FR2695498A1 - Treatment procedure for images e.g. video or film for measurement, transformation or viewing - using initial digitisation followed by compression, transmission and or recording, decompression and final use - Google Patents
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Abstract
Description
PROCEDE DE TRAITEMENT D'IMAGES r EN PARTICULIER A DES FINS
DE MESURE, DE TRANSFORMATION OU DE VISUALISATION
L'invention concerne un procédé de traitement d'images, en particulier pour leur utilisation à des fins de mesure, de transformation ou de visualisation.PROCESS FOR PROCESSING IMAGES IN PARTICULAR FOR PURPOSES
MEASUREMENT, TRANSFORMATION OR VISUALIZATION
The invention relates to a method for processing images, in particular for using them for measurement, transformation or visualization purposes.
On sait qu'une image vidéo ou photographique, quand elle est numérisée, occupe un volume très important en mémoire, chaque point numérisé de l'image étant en général représenté par un octet correspondant à un niveau de gris parmi 256 dans le cas d'une image en noir et blanc, ou par trois octets dans le cas d'une image en couleurs. Lorsqu'une image numérisée comprend plusieurs milliers de lignes de plusieurs milliers de points chacune, elle est représentée par plusieurs méga-octets s'il s'agit d'une image en noir et blanc et par une quantité trois fois supérieure d'octets lorsqu'il s'agit d'une image en couleurs.L'enregistrement en mémoire d'un grand nombre d'images qui ont été numérisées avec une résolution élevée pose des problèmes et l'on a donc tendance à conserver en mémoire uniquement des images qui ont été numérisées avec une résolution relativement faible, ou bien des images qui ont été numérisées avec une résolution élevée, puis soumises à un codage de compression d'informations, permettant de réduire leur volume en mémoire par un coefficient compris en général entre 30 et 50 ou davantage. We know that a video or photographic image, when it is digitized, occupies a very large volume in memory, each digitized point of the image being generally represented by a byte corresponding to a gray level among 256 in the case of a black and white image, or by three bytes in the case of a color image. When a scanned image contains several thousand lines of several thousand points each, it is represented by several megabytes if it is a black and white image and by a quantity three times higher bytes when This is a color image. There are problems with storing a large number of images that have been scanned at high resolution, so there is a tendency to keep only images in memory. which have been scanned with a relatively low resolution, or images which have been scanned with a high resolution and then subjected to information compression coding, making it possible to reduce their volume in memory by a coefficient generally between 30 and 50 or more.
Cependant, la compression d'images se traduit par une perte d'informations et n'est pas utilisée lorsque l'on veut faire de la mesure, du traitement d'images ou de la visualisation haute qualité, malgré son intérêt au niveau des débits d'images et des volumes requis en mémoire. Les enregistrements d'images numérisées comprimées servent uniquement de copies de sauvegarde, et l'on utilise les images originales à chaque fois que l'on veut leur appliquer un traitement impliquant une résolution élevée, ou même simplement les visualiser avec une résolution correcte. However, image compression results in a loss of information and is not used when you want to measure, process images or view high quality, despite its interest in bit rates images and volumes required in memory. The compressed digital image records serve only as backup copies, and the original images are used whenever it is desired to apply a treatment involving a high resolution to them, or even simply view them at a correct resolution.
Cela entraîne des contraintes élevées au niveau de la conservation, de la transmission et de l'utilisation des images originales. This places high constraints on the level of conservation, transmission and use of the original images.
Ces problèmes se posent pour l'enregistrement numérique en mémoire des images vidéo et des images de film cinématographique, ou à chaque fois que l'on veut enregistrer sous forme numérique des quantités importantes d'images ou des images à débit élevé. These problems arise for the digital recording in memory of video images and cinematographic film images, or whenever it is desired to record in digital form large quantities of images or images at high bit rate.
En outre, les vitesses de numérisation que lion peut obtenir actuellement sont tout à fait incompatibles avec les débits d'informations que l'on doit respecter pour obtenir une visualisation correcte des images numérisées. In addition, the scanning speeds that lion can currently obtain are completely incompatible with the information rates that must be observed in order to obtain a correct visualization of the digitized images.
L'invention a pour but d'apporter une solution simple, efficace et économique à ces problèmes. The invention aims to provide a simple, effective and economical solution to these problems.
Elle a pour objet un procédé de traitement d'images, qui permette d'augmenter le nombre d'images numérisées que l'on peut enregistrer dans un volume donné de mémoire et de traiter ensuite les images enregistrées en mémoire pour obtenir les mêmes résultats qu'avec les images originales. It relates to an image processing method, which makes it possible to increase the number of digitized images that can be saved in a given volume of memory and then to process the images recorded in memory to obtain the same results as 'with the original images.
Elle a également pour objet un procédé de ce type, qui permette d'enregistrer sous forme numérique un débit très élevé d'images vidéo ou photographiques et de restituer ensuite des images ayant une qualité et/ou une résolution au moins égale à celle des images originales. It also relates to a process of this type, which makes it possible to record in digital form a very high bit rate of video or photographic images and then to restore images having a quality and / or a resolution at least equal to that of the images. original.
Elle propose à cet effet un procédé de traitement d'images, en particulier à des fins de mesure, de transformation ou de visualisation et permettant d'augmenter les débits de transmission des images et de réduire leur volume en mémoire, le procédé consistant à numériser des images originales, à comprimer les images numérisées, à les transmettre et/ou les enregistrer en mémoire puis à décomprimer les images numérisées et comprimées, caractérisé en ce qu'il consiste à soumettre les images décomprimées à un traitement final d'exploitation nécessitant une qualité d'image élevée et comprenant par exemple une visualisation de qualité et/ou des opérations de transformation ou de mesure sur lesdites images, et pour cela à définir au préalable, en fonction de l'exploitation finale des images, certains paramètres de la compression appliquée aux images numérisées, de telle sorte que la perte d'informations résultant de la compression est sensiblement sans influence sur l'exploitation finale des images ou en améliore la qualité. To this end, it proposes an image processing method, in particular for measurement, transformation or viewing purposes and making it possible to increase the transmission rates of images and to reduce their volume in memory, the method consisting in digitizing original images, compressing the digitized images, transmitting and / or saving them in memory then decompressing the digitized and compressed images, characterized in that it consists in subjecting the decompressed images to a final processing of operation requiring a high image quality and comprising for example a quality display and / or transformation or measurement operations on said images, and for this to be defined beforehand, as a function of the final processing of the images, certain compression parameters applied to the scanned images, so that the loss of information resulting from compression is substantially without influence on the final exploitation of the images or improve their quality.
L'invention est essentiellement basée sur le fait qu'une compression d'informations, quand elle est bien adaptée à l'exploitation finale des images, ne se traduit pas par une perte d'information dégradant la qualité de l'exploitation finale, contrairement à ce qui est généralement admis par les spécialistes de ces techniques. Dans ces conditions, l'exploitation des images décomprimées permet d'obtenir sensiblement les mêmes résultats qu'avec les images originales et parfois améliore même ces résulats. On peut ainsi bénéficier pleinement des avantages qui résultent de la compression des images numérisées, au niveau des débits de transmission des images numérisées comprimées et de leur volume en mémoire. The invention is essentially based on the fact that a compression of information, when it is well suited to the final exploitation of the images, does not result in a loss of information degrading the quality of the final exploitation, unlike to what is generally accepted by specialists in these techniques. Under these conditions, the exploitation of the decompressed images makes it possible to obtain substantially the same results as with the original images and sometimes even improves these results. One can thus fully benefit from the advantages which result from the compression of the digitized images, at the level of transmission rates of the compressed digitized images and their volume in memory.
Le procédé selon l'invention consiste également à appliquer aux images numérisées un traitement préalable à leur compression, en particulier pour les améliorer et/ou pour les adapter à l'exploitation finale prévue des images. The method according to the invention also consists in applying to the digitized images a treatment prior to their compression, in particular in order to improve them and / or to adapt them to the planned final processing of the images.
Le procédé selon l'invention consiste également à appliquer aux images décomprimées un traitement préalable à leur exploitation finale, en particulier pour les améliorer et les adapter à cette exploitation finale, ce traitement pouvant, dans certains cas, être l'inverse de celui appliqué aux images numérisées avant leur compression. The method according to the invention also consists in applying to the decompressed images a treatment prior to their final use, in particular in order to improve and adapt them to this final use, this treatment being able, in certain cases, to be the reverse of that applied to the scanned images before compression.
Dans un premier mode de réalisation de l'invention, le procédé de compression des images numérisées consiste à décomposer ces images en blocs adjacents de pixels, ces blocs ayant un format réduit pré-déterminé, à appliquer à chacun de ces blocs un procédé de codage du type ADCT et à limiter à une valeur donnée le nombre de coefficients conservés non nuls résultant du codage, pour obtenir une compression d'informations par réduction du nombre de bits représentant un bloc de pixels ainsi qu'un filtrage de certaines fréquences spatiales de ce bloc de pixels, ce filtrage correspondant par exemple à une suppression de bruit. In a first embodiment of the invention, the method for compressing the digitized images consists in decomposing these images into adjacent blocks of pixels, these blocks having a predetermined reduced format, in applying to each of these blocks a coding method of the ADCT type and to limit to a given value the number of non-zero conserved coefficients resulting from the coding, in order to obtain information compression by reducing the number of bits representing a block of pixels as well as a filtering of certain spatial frequencies of this block of pixels, this filtering corresponding for example to noise suppression.
Dans ces conditions, le filtrage de fréquences spatiales plus ou moins élevées des blocs de pixels des images se traduit, non pas par une perte d'informations, mais plutôt par un filtrage de bruit, de sorte que la qualité des images décomprimées peut être supérieure à celle des images originales. Under these conditions, the filtering of higher or lower spatial frequencies of the pixel blocks of the images results, not in a loss of information, but rather in a noise filtering, so that the quality of the decompressed images can be higher. to that of the original images.
Le taux de compression des images numérisées est bien entendu déterminé en fonction de l'exploitation finale des images
Selon une variante de l'invention, le procédé de compression d'images consiste à segmenter les images en régions et à représenter chaque région par une fonction du type fractal.The compression rate of the scanned images is of course determined according to the final processing of the images.
According to a variant of the invention, the image compression method consists in segmenting the images into regions and in representing each region by a function of the fractal type.
La segmentation ainsi faite des images est déterminée pour faciliter leur exploitation finale. The segmentation thus made of the images is determined to facilitate their final exploitation.
Le procédé selon l'invention est applicable à des images vidéo ou à des images de film cinématographique. Dans ce dernier cas, on peut faire défiler les images de film cinématographique devant l'objectif d'une caméra vidéo du type CCD pour obtenir des images vidéo. The method according to the invention is applicable to video images or to cinematographic film images. In the latter case, the cinematographic film images can be scrolled in front of the lens of a CCD type video camera to obtain video images.
Dans une autre application de l'invention, les images vidéo peuvent être fournies simultanément par plusieurs matrices adjacentes de photo-détecteurs CCD, pour être ensuite numérisées et comprimées en parallèle, enregistrées sur des pistes parallèles d'une bande magnétique ou transmises en parallèle, et décomprimées en parallèle pour être visualisées simultanément. In another application of the invention, the video images can be provided simultaneously by several adjacent matrices of CCD photo-detectors, to then be digitized and compressed in parallel, recorded on parallel tracks of a magnetic tape or transmitted in parallel, and decompressed in parallel to be viewed simultaneously.
Cela permet d'enregistrer sous un volume relativement faible des images vidéo fournies à débit élevé par un ensemble de caméras CCD, et de visualiser ensuite une image d'ensemble ayant une résolution élevée. This makes it possible to record at a relatively low volume video images supplied at high bit rate by a set of CCD cameras, and then view an overall picture having a high resolution.
De façon générale, l'invention offre les avantages suivants
- le volume occupé en mémoire par des images est divisé par un facteur élevé,
- des mesures fines ou un traitement à résolution élevée peuvent être réalisés sur des images qui ont été numérisées, comprimées puis décomprimées,
- les débits de transmission des images numérisées et comprimées sont très élevés,
- l'adaptation de la compression à l'exploitation finale des images, le traitement des images numérisées avant leur compression et le traitement des images décomprimées avant leur exploitation finale permettent dans certains cas d'améliorer les résultats par rapport à ceux que l'on aurait obtenus avec les images originales,
- l'exploitation finale des images est découplée de leur numérisation,
- les images originales peuvent être conservées en lieu sûr, l'exploitation souhaitée étant réalisée à partir de copies numérisées et comprimées des r images originales. In general, the invention offers the following advantages
- the volume occupied in memory by images is divided by a high factor,
- fine measurements or high resolution processing can be performed on images which have been scanned, compressed and then decompressed,
- the transmission rates of the digitized and compressed images are very high,
- the adaptation of the compression to the final exploitation of the images, the processing of the digitized images before their compression and the processing of the decompressed images before their final exploitation make it possible in certain cases to improve the results compared to those which one would have obtained with the original images,
- the final processing of the images is decoupled from their digitization,
- the original images can be kept in a safe place, the desired use being made from scanned and compressed copies of the r original images.
L'invention sera mieux comprise et d'autres caractéristiques, détails et avantages de celle-ci apparaitront plus clairement à la lecture de la description qui suit, faite en référence aux dessins annexés dans lesquels
la figure 1 représente schématiquement une partie d'une image décomposée en blocs adjacents de pixels;
la figure 2 représente une matrice de coefficients de codage d'une image;
la figure 3 représente schématiquement des moyens de traitement d'un débit élevé d'images vidéo
la figure 4 représente schématiquement des moyens de traitement d'un film cinématographique
la figure 5 est un organigramme représentant les étapes essentielles du procédé selon l'invention.The invention will be better understood and other characteristics, details and advantages thereof will appear more clearly on reading the description which follows, made with reference to the appended drawings in which
FIG. 1 schematically represents a part of an image broken down into adjacent blocks of pixels;
FIG. 2 represents a matrix of coding coefficients of an image;
FIG. 3 schematically represents means for processing a high bit rate of video images
FIG. 4 schematically represents means of processing a cinematographic film
FIG. 5 is a flowchart representing the essential steps of the method according to the invention.
On se réfère d'abord aux figures 1 et 2 pour décrire le principe d'un procédé de compression d'images. Reference is first made to FIGS. 1 and 2 to describe the principle of an image compression process.
On a représenté schématiquement en figure 1 une partie d'une image 10, que l'on décompose en blocs adjacents 12 de 8 x 8 pixels par exemple, chaque pixel étant représenté schématiquement sous la forme d'un petit carré 14. A part of an image 10 is represented diagrammatically in FIG. 1, which is broken down into adjacent blocks 12 of 8 x 8 pixels for example, each pixel being represented diagrammatically in the form of a small square 14.
La numérisation de l'image est faite en général sur la base d'un octet par pixel quand il s'agit d'une image en noir et blanc, ce qui permet d'attribuer à chaque pixel un niveau de gris parmi 256 niveaux de gris. The digitization of the image is generally made on the basis of one byte per pixel when it is a black and white image, which makes it possible to assign to each pixel a gray level among 256 levels of Grey.
Lorsque l'image 10 est en couleurs, elle est numérisée en général sur la base de trois octets par pixel. When the image 10 is in color, it is generally digitized on the basis of three bytes per pixel.
Le nombre de pixels composant l'image dépend bien entendu de la résolution finale que l'on veut obtenir. Lorsque l'image d'un film cinématographique doit être numérisée par l'intermédiaire d'une caméra linéaire
CCD comme on le verra en référence à la figure 4, on peut obtenir une résolution de l'ordre de la dizaine de Rm sur un film de 35 mm en utilisant une caméra linéaire de 2048 pixels et une optique de prise de vue de haute qualité
Une image en noir et blanc numérisée peut donc être représentée par plusieurs méga-octets et occuper une place très importante en mémoire, si elle n'est pas compressée avant d'être enregistrée.Cette compression est par exemple réalisée selon le procédé ADCT (Adaptive
Discrete Cosine Transform ou Transformée par Cosinus
Discret Adaptative), qui est essentiellement une transformée orthogonale bi-dimensionnelle appliquée à une matrice de pixels.The number of pixels making up the image naturally depends on the final resolution that one wants to obtain. When the image of a cinematographic film has to be digitized by means of a linear camera
CCD as we will see with reference to Figure 4, we can obtain a resolution of the order of ten Rm on a 35 mm film using a 2048 pixel linear camera and high quality optics
A scanned black and white image can therefore be represented by several megabytes and occupy a very important place in memory, if it is not compressed before being saved. This compression is for example carried out according to the ADCT process (Adaptive
Discrete Cosine Transform or Transformée par Cosine
Discrete Adaptive), which is essentially a two-dimensional orthogonal transform applied to a pixel matrix.
Ce procédé présente l'avantage que l'image est construite progressivement, d'abord à résolution réduite, puis à résolution de plus en plus fine. This process has the advantage that the image is built gradually, first at reduced resolution, then at increasingly fine resolution.
De façon plus détaillée, on opère la transformat ion en cosinus discret sur chacun des blocs 12 de 8 x 8 pixels qui composent l'image 10. Les coefficients qui résultent de la transformation d'un bloc forment une matrice carrée 8 x 8, telle que celle représentée en figure 2. Chacun des coefficients de cette matrice représente le poids dans l'image 10 d'une sous-image de l'opérateur de transformation, à l'exception du premier coefficient qui représente le niveau de gris moyen du bloc 12 de pixels. In more detail, the transformation into a discrete cosine is carried out on each of the blocks 12 of 8 x 8 pixels which make up the image 10. The coefficients which result from the transformation of a block form a square matrix 8 x 8, such than that represented in FIG. 2. Each of the coefficients of this matrix represents the weight in image 10 of a sub-image of the transformation operator, with the exception of the first coefficient which represents the average gray level of the block 12 pixels.
Ces coefficients sont ensuite divisés par une valeur de seuil affectée à chacun d'entre eux. La partie entière du quotient constitue la valeur quantifiée du coefficient. These coefficients are then divided by a threshold value assigned to each of them. The integer part of the quotient constitutes the quantified value of the coefficient.
Les coefficients ainsi quantifiés ont le plus souvent des valeurs nulles, les coefficients quantifiés de valeurs non nulles étant relativement rares et plus ou moins répartis dans la matrice de la figure 2. The coefficients thus quantified most often have zero values, the quantized coefficients of non-zero values being relatively rare and more or less distributed in the matrix of FIG. 2.
Les coefficients de cette matrice sont lus selon une ligne de balayage en zigzag, comme représenté par les flèches en figure 2. On lit donc successivement le coefficient a1,21 puis le coefficient a2 1 puis le coefficient a3,1, le coefficient a2 2 etc... The coefficients of this matrix are read along a zigzag scanning line, as represented by the arrows in FIG. 2. We therefore successively read the coefficient a1.21 then the coefficient a2 1 then the coefficient a3.1, the coefficient a2 2 etc. ...
En fonction de l'exploitation finale des images, on fixe le nombre de coefficients quantifiés non nuls que l'on va conserver. On obtient ainsi, pour chaque bloc 12 de pixels, une sélection de fréquences spatiales qui peut différer d'un bloc à l'autre, les détails fournis pour la reconstruction de l'image par chaque coefficient étant de plus en plus fins et de moins en moins contrastés au fur et à mesure que le rang du coefficient augmente. Depending on the final processing of the images, the number of non-zero quantized coefficients that we will keep is fixed. We thus obtain, for each block 12 of pixels, a selection of spatial frequencies which can differ from one block to another, the details provided for the reconstruction of the image by each coefficient being increasingly fine and less less contrasted as the rank of the coefficient increases.
De façon particulièrement avantageuse, cette sélection de fréquences spatiales est auto-adaptative à chaque bloc de pixels et se traduit par un filtrage de bruit. In a particularly advantageous manner, this selection of spatial frequencies is self-adapting to each block of pixels and results in noise filtering.
Lorsque le nombre de coefficients quantifiés non nuls retenus correspond à une compression à un taux de l'ordre de 10, l'image obtenue après décompression ne peut être différenciée à l'oeil de l'image originale et présente même une meilleure qualité d'ensemble, en raison du filtrage de bruit opéré par le procédé de codage ADCT. When the number of non-zero quantized coefficients selected corresponds to compression at a rate of the order of 10, the image obtained after decompression cannot be distinguished with the eye from the original image and even exhibits better quality. together, due to the noise filtering operated by the ADCT coding method.
On a représenté schématiquement en figure 3 un exemple de moyens permettant d'appliquer l'invention à des images vidéo fournies par des caméras matricielles
CCD rapides.There is shown schematically in Figure 3 an example of means for applying the invention to video images provided by matrix cameras
Fast CCDs.
La qualité et la résolution d'une image vidéo augmentent avec le nombre de photodétecteurs CCD élémentaires du capteur matriciel de la caméra et avec la cadence de prise de vues ou fréquence de lecture des photodétecteurs CCD. Lorsqu'une caméra vidéo CCD comprenant un grand nombre de photodétecteurs élémentaires fournit au moins une ou deux centaines d'images par seconde, il devient difficile ou impossible d'enregistrer les signaux de sortie des photodétecteurs CCD sur une bande magnétique. On est donc conduit à utiliser plusieurs matrices adjacentes de photodétecteurs élémentaires CCD, et l'on fait fonctionner ces matrices en parallèle pour enregistrer simultanément les signaux de sortie des photodétecteurs élémentaires de ces matrices sur des pistes parallèles d'une bande magnétique. The quality and resolution of a video image increases with the number of elementary CCD photodetectors of the matrix sensor of the camera and with the frame rate or reading frequency of the CCD photodetectors. When a CCD video camera comprising a large number of elementary photodetectors provides at least one or two hundred images per second, it becomes difficult or impossible to record the output signals of the CCD photodetectors on a magnetic tape. We are therefore led to use several adjacent matrices of elementary photodetectors CCD, and these matrices are operated in parallel to simultaneously record the output signals of the elementary photodetectors of these matrices on parallel tracks of a magnetic tape.
En figure 3, les références 18 désignent quatre capteurs matriciels de photodétecteurs élémen taires CCD, qui sont juxtaposés par des moyens optiques pour former ensemble un capteur matriciel ayant deux fois la longueur et deux fois la largeur d'un capteur matriciel 18. Chaque capteur matriciel 18 est associé à des circuits de pilotage et de lecture que l'on a représenté schématiquement en 20, et dont les sorties 22 appliquent les signaux de sortie des photodétecteurs élémentaires CCD à quatre circuits de numérisation 24 agencés en parallèle. In FIG. 3, the references 18 designate four matrix sensors of CCD elementary photodetectors, which are juxtaposed by optical means to form together a matrix sensor having twice the length and twice the width of a matrix sensor 18. Each matrix sensor 18 is associated with control and reading circuits which have been represented diagrammatically at 20, and the outputs 22 of which apply the output signals of the elementary photodetectors CCD to four digitization circuits 24 arranged in parallel.
Les sorties des circuits de numérisation 24 sont appliquées à quatre circuits 26 de compression d'informations par exemple selon le procédé ADCT, qui sont également agencés en parallèle, les sorties des circuits 26 étant enregistrées simultanément et en parallèle comme indiqué en 28, par exemple sur des pistes parallèles d'une bande magnétique formant 4 voies d'enregistrement. The outputs of the digitization circuits 24 are applied to four information compression circuits 26 for example according to the ADCT method, which are also arranged in parallel, the outputs of the circuits 26 being recorded simultaneously and in parallel as indicated at 28, for example on parallel tracks of a magnetic tape forming 4 recording channels.
Ces quatres voies peuvent être lues simultanément comme indiqué en 30 et les signaux de lecture sont appliqués à quatre circuits 32 de décompression d'informations, agencés en parallèle. These four channels can be read simultaneously as indicated at 30 and the read signals are applied to four information decompression circuits 32, arranged in parallel.
En variante, on peut bien entendu transmettre directement les signaux de sortie des circuits de compression 26 aux circuits de décompression 32, sans les enregistrer au préalable. As a variant, it is of course possible to transmit the output signals from the compression circuits 26 directly to the decompression circuits 32, without first recording them.
Les signaux de sortie des circuits de décompression 32 sont transmis en parallèle à des moyens de visualisation 34, qui permettent d'afficher sur un écran simultanément les quatre images fournies par les capteurs matriciels 18, en reconstituant ainsi l'image globale captée par l'ensemble des quatre capteurs matriciels 18. The output signals of the decompression circuits 32 are transmitted in parallel to display means 34, which make it possible to display on a screen simultaneously the four images supplied by the matrix sensors 18, thereby reconstituting the overall image captured by the set of four matrix sensors 18.
Bien entendu, les signaux de sortie des circuits de décompression 32 peuvent être convertis en signaux analogiques, si on le souhaite, avant leur affichage pour visualisation. Of course, the output signals of the decompression circuits 32 can be converted into analog signals, if desired, before they are displayed for viewing.
L'invention permet ainsi d'enregistrer sans difficulté, sur un support du type bande magnétique par exemple, les informations fournies par un ensemble matriciel de grande taille de photodétecteurs élémentaires CCD travaillant à cadence élevée. Elle permet également d'obtenir des images vidéo ayant une qualité et une résolution auxquelles on ne pouvait parvenir jusqu'à présent. The invention thus makes it possible to record without difficulty, on a support of the magnetic tape type for example, the information provided by a large matrix array of CCD elementary photodetectors working at high rate. It also makes it possible to obtain video images having a quality and a resolution which one could not reach until now.
Par ailleurs, lorsqu'on utilise une caméra vidéo qui ne comprend qu'un capteur matriciel CCD 18, on peut réduire la chaîne de traitement représentée en figure 3 à un ensemble ne comprenant qu'un circuit de numérisation 24, un circuit de compression d'informations 26, des moyens 28 d'enregistrement et de lecture 30 et/ou des moyens de transmission, et un circuit de décompression d'informations 32. Furthermore, when using a video camera which only includes a CCD matrix sensor 18, it is possible to reduce the processing chain represented in FIG. 3 to an assembly comprising only a digitization circuit 24, a compression circuit d information 26, recording and reading means 28 and / or transmission means, and an information decompression circuit 32.
La figure 4 représente schématiquement l'application de l'invention au traitement des images d'un film cinématographique, par exemple au format 16 mm, ou 35 mm, ou même 70 mm. FIG. 4 schematically represents the application of the invention to the processing of images of a cinematographic film, for example in 16 mm, or 35 mm, or even 70 mm format.
On utilise dans ce cas un dérouleur de film 36, permettant de faire défiler le film cinématographique 38 devant l'objectif d'une caméra vidéo CCD 40, qui peut être une caméra matricielle ou une caméra linéaire. La sortie de la caméra 40 est appliquée à un circuit de numérisation 42, dont la sortie est appliquée à un circuit 44 de compression d'informations par exemple selon un procédé du type ADCT. Les signaux de sortie du circuit de compression 44 sont enregistrés sur un support 46 de grande capacité, qui peut être par exemple un disque optique numérique. In this case, a film unwinder 36 is used, making it possible to scroll the cinematographic film 38 in front of the lens of a CCD video camera 40, which can be a matrix camera or a linear camera. The output of the camera 40 is applied to a digitization circuit 42, the output of which is applied to an information compression circuit 44 for example according to a method of the ADCT type. The output signals of the compression circuit 44 are recorded on a medium 46 of large capacity, which can for example be a digital optical disc.
Un micro-ordinateur 47 est prévu pour piloter le dérouleur de film 36, la caméra 40, les circuits de numérisation 42 et de compression 44, et les moyens d'enregistrement sur le support 46. A microcomputer 47 is provided for controlling the film unwinder 36, the camera 40, the digitization 42 and compression circuits 44, and the recording means on the support 46.
Les informations enregistrées sur le support 46 peuvent être ensuite lues et transmises à un circuit de décompression 48, qui fournit des informations numé riques décompressées à un système 50 de traitement de l'information au moyen duquel on peut traiter d'une façon quelconque souhaitée les données numériques correspondant aux images du film cinématographique 38. Le système de traitement de l'information 50 peut bien entendu être associé à un certain nombre d'unités périphériques, comprenant par exemple des moyens de visualisation 52. The information recorded on the medium 46 can then be read and transmitted to a decompression circuit 48, which supplies decompressed digital information to an information processing system 50 by means of which the desired data can be processed digital data corresponding to the images of the cinematographic film 38. The information processing system 50 can of course be associated with a certain number of peripheral units, comprising for example display means 52.
Les traitements réalisés par le système 50 peuvent comprendre des mesures fines réalisées sur les images numériques décompressées. Ils peuvent également comprendre une modification, une correction ou une transformation des images, par addition et/ou soustraction d'informations numériques. The processing operations carried out by the system 50 can include fine measurements carried out on the decompressed digital images. They may also include modification, correction or transformation of the images, by adding and / or subtracting digital information.
De façon générale, l'invention présente des avantages d'autant plus importants que le débit d'images à traiter est plus élevé. In general, the invention has advantages all the more important as the bit rate of images to be processed is higher.
Dans le cas du traitement d'un film cinématographique, les ordres de grandeur des débits d'informations peuvent être typiquement les suivants
- en sortie des moyens de numérisation 42: un à quelques méga-pixels par seconde,
- en sortie des moyens 44 de compression d'informations : une centaine à quelques centaines de kilo-octets par seconde (en fonction du taux de compression des images),
- en sortie du système de traitement de l'information 50 pour visualisation des images : quelques méga-pixels par seconde à plus de cent méga-pixels par seconde.In the case of processing a cinematographic film, the orders of magnitude of the information rates can typically be as follows
- at the output of the digitizing means 42: one to a few mega-pixels per second,
- at the output of the information compression means 44: one hundred to a few hundred kilobytes per second (depending on the compression rate of the images),
- At the output of the information processing system 50 for viewing images: a few mega-pixels per second to more than one hundred mega-pixels per second.
Dans le cas d'un film cinématographique en couleurs, on peut utiliser une caméra vidéo couleur tri
CCD comprenant un séparateur de couleurs et trois capteurs matriciels ou linéaires CCD associés chacun à un circuit numériseur et à un circuit de compression d'informations.In the case of a color cinematographic film, a color video camera can be used
CCD comprising a color separator and three matrix or linear CCD sensors each associated with a digitizer circuit and an information compression circuit.
On se référe maintenant à la figure 5, qui représente schématiquement les étapes essentielles du procédé de traitement d'images selon l'invention. Reference is now made to FIG. 5, which schematically represents the essential steps of the image processing method according to the invention.
La première étape 54 de ce traitement est une numérisation des images vidéo analogiques à traiter. The first step 54 of this processing is a digitization of the analog video images to be processed.
Les images numérisées sont soumises en 56 à un traitement préalable à leur compression. Ce traitement peut comprendre une amélioration de l'image numérisée, par exemple par correction du niveau de chaque pixel de l'image en fonction des caractéristiques photométriques des différents photodétecteurs utilisés, et/ou par suppression de signaux parasites tels par exemple que des piqûres ou des rayures sur un film, ces signaux parasites étant repérés et identifiés par comparaison de plusieurs images successives. The digitized images are subjected in 56 to a treatment prior to their compression. This processing can include an improvement of the digitized image, for example by correcting the level of each pixel of the image as a function of the photometric characteristics of the different photodetectors used, and / or by suppressing spurious signals such as, for example, pits or scratches on a film, these parasitic signals being identified and identified by comparison of several successive images.
Ce traitement préalable à la compression des images peut également comprendre un mixage d'informations, par exemple du type suivant
- si chaque pixel d'image est numérisé au moyen d'un octet, un nombre limité de bits, par exemple égal à 6, peut être utilisé pour définir les niveaux de gris et les bits restants de l'octet peuvent être utilisés pour définir des masques associés à l'image. Ces masques servent essentiellement à caractériser des zones d'intérêt de l'image, par exemple une zone dans laquelle on recherche un objet particulier, ou une zone masquée sur laquelle on n'effectuera pas un traitement, etc.This processing prior to compression of the images may also include a mixing of information, for example of the following type
- if each image pixel is digitized by means of a byte, a limited number of bits, for example equal to 6, can be used to define the gray levels and the remaining bits of the byte can be used to define masks associated with the image. These masks are essentially used to characterize areas of interest of the image, for example an area in which a particular object is sought, or a masked area on which a treatment will not be carried out, etc.
Notamment, 2 bits de masque associés à 6 bits de niveau de gris d'un pixel, permettent de définir si le pixel fait partie ou non d'une zone prédéfinie de l'image, ou d'un type de zone prédéfini parmi 4 types possibles
- les informations noir et blanc relatives à un pixel peuvent être numérisées sur plusieurs octets, comme s'il s'agissait de la numérisation d'une image couleur. Cela est utile notamment lorsque la dynamique des niveaux de gris d'une image est très élevée (c'est par exemple le cas des films de radiographie aux rayons
X). Il est alors souhaitable de numériser les niveaux de gris des pixels sur 12 bits ou davantage.In particular, 2 mask bits associated with 6 gray level bits of a pixel, make it possible to define if the pixel is part or not of a predefined area of the image, or of a type of predefined area among 4 types possible
- the black and white information relating to a pixel can be scanned on several bytes, as if it were scanning a color image. This is useful especially when the gray level dynamics of an image are very high (this is the case, for example, with x-ray films
X). It is therefore desirable to digitize the gray levels of the pixels on 12 bits or more.
Le traitement 56 préalable à la compression des images peut encore comprendre une adaptation des images en fonction de leur exploitation finale, par exemple
- une augmentation ou une diminution de la résolution (la résolution étant par exemple divisée par 2 ou multipliée par 2, chaque pixel étant recalculé par interpolation ou par sommation),
- par utilisation de tables de transcodage, également appelées LUT (look up tables) permettant de privilégier la résolution de certaines plages de gris d'une image (ou de certaines couleurs de l'image) au détriment de la résolution d'autres plages de gris (ou d'autres couleurs) de l'image.The processing 56 prior to the compression of the images may also include an adaptation of the images according to their final use, for example
an increase or a decrease in the resolution (the resolution being for example divided by 2 or multiplied by 2, each pixel being recalculated by interpolation or by summation),
- by using transcoding tables, also called LUT (look up tables) allowing to favor the resolution of certain gray ranges of an image (or certain colors of the image) to the detriment of the resolution of other ranges of gray (or other colors) in the image.
L'étape suivante 58 du procédé selon l'invention consiste en une compression des images numérisées et traitées, cette compression pouvant être du type ADCT comme indiqué plus haut, ou de tout autre type souhaité, et étant adaptée à l'exploitation finale des images. The next step 58 of the method according to the invention consists of compression of the scanned and processed images, this compression possibly being of the ADCT type as indicated above, or of any other desired type, and being suitable for the final processing of the images .
Par exemple, cette compression peut consister à segmenter les images en régions et à représenter chaque région d'une image par une fonction du type fractal, la segmentation ainsi faite étant définie de façon à faciliter l'exploitation finale des images. For example, this compression can consist in segmenting the images into regions and in representing each region of an image by a function of the fractal type, the segmentation thus made being defined so as to facilitate the final processing of the images.
Les images ainsi comprimées sont transmises à débit élevé et/ou enregistrées en mémoire, comme indiqué en 60, puis subissent en 62 une décompression. Les images décomprimées sont ensuite traitées en 64 préalablement à leur exploitation finale. Le traitement de l'étape 64 peut comprendre une amélioration de l'image décomprimée, permettant de faciliter son exploitation finale. Suivant l'effet technique recherché, la connaissance du contenu des images et la connaissance de certaines continuités des images, cette amélioration peut comprendre par exemple la superposition d'un bruit aléatoire aux images décomprimées, permettant de faire disparaître l'effet de pavés qui résulte de la juxtaposition des pixels dans les images, au détriment d'un grain apparent des images. The images thus compressed are transmitted at high speed and / or saved in memory, as indicated in 60, then undergoes decompression in 62. The decompressed images are then processed at 64 prior to their final use. The processing of step 64 may include an improvement of the decompressed image, making it possible to facilitate its final use. Depending on the technical effect sought, the knowledge of the content of the images and the knowledge of certain continuity of the images, this improvement may include, for example, the superposition of a random noise on the decompressed images, making it possible to eliminate the effect of blocks which results of the juxtaposition of the pixels in the images, to the detriment of an apparent grain of the images.
Cette amélioration peut également, lorsque les images sont constituées essentiellement d'objets de grandes dimensions, comprendre un filtrage médian de 5x5 pixels, 7x7 pixels ou davantage, suivi d'une recherche des contours, puis d'une amélioration de contraste des contours, ces moyens étant bien connus de l'homme du métier. This improvement can also, when the images consist essentially of large objects, include a median filtering of 5 × 5 pixels, 7 × 7 pixels or more, followed by a search for the contours, then an improvement in the contrast of the contours, these means being well known to those skilled in the art.
Ce traitement préalable à l'exploitation finale des images peut également comprendre une réadaptation de l'image comportant des changements de résolution ou l'utilisation de tables de transcodages comme déja décrit pour l'étape 56, l'étape de transcodage utilisée dans l'étape 64 pouvant être ou non complémentaire de celle utilisée dans l'étape 56. This processing prior to the final processing of the images may also include a readjustment of the image comprising changes in resolution or the use of transcoding tables as already described for step 56, the transcoding step used in the step 64 may or may not be complementary to that used in step 56.
Le traitement de l'étape 64 peut également comprendre un démixage d'informations, correspondant à la fonction inverse de celle appliquée pour le mixage d'informations dans l'étape 56. The processing of step 64 can also comprise a demixing of information, corresponding to the inverse function to that applied for the mixing of information in step 56.
L'exploitation des images a lieu ensuite comme indiqué à l'étape 66, cette exploitation finale pouvant comprendre une visualisation de haute qualité, des mesures fines réalisées sur les images ainsi traitées, et/ou des transformations de ces images ou de parties de ces images. The processing of the images then takes place as indicated in step 66, this final processing being able to include a high-quality visualization, fine measurements carried out on the images thus processed, and / or transformations of these images or parts of them. images.
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| ST | Notification of lapse |