FR2727817A1 - Transmission d'image progressive utilisant des transformations d'ondelettes discretes - Google Patents
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Abstract
On décrit ici un procédé de mémorisation et de transfert progressif d'une image fixe de telle sorte qu'elle puisse être vue au préalable de façon appropriée durant le transfert, et de telle sorte que l'utilisateur puisse interrompre le transfert précocement si l'image se révèle indésirable. Les procédés de l'invention comprennent la transformation de l'image en une pluralité de niveaux de décomposition à l'aide d'une transformation d'ondelette discrète. Les niveaux de décomposition sont transmis en commençant par un niveau de décomposition de base donnant un faible niveau de définition d'image, puis en continuant par des niveaux de décomposition donnant des niveaux de plus en plus élevés de définition d'image. L'invention permet la visualisation initiale d'une image à faible définition qui est graduellement remise à jour et rendue plus nette, et ce, rangée par rangée, jusqu'à ce qu'une définition élevée souhaitée soit obtenue. L'utilisateur peut arrêter le transfert en tout point.
Description
TRANSMISSION D'IMAGE PROGRESSIVE UTILISANT DES
TRANSFORMATIONS D'ONDELETTES DISCRETES
Cette invention concerne des procédés et des structures de données pour transférer des images fixes sur des canaux de communication à vitesse relativement lente, de façon à permettre la visualisation rangée par rangée des images à des niveaux de définition croissants durant le
transfert de l'image.
Les images graphiques fixes formatées de façon numérique sont des éléments populaires parmi les
utilisateurs de services d'information en réseau publics.
Ces services permettent aux utilisateurs de réaliser une sélection parmi un grand nombre d'images numérisées, et de transférer des images sélectionnées pour permettre la
visualisation sur l'ordinateur personnel de l'utilisateur.
La disponibilité et la large utilisation d'écrans d'ordinateurs à haute définition a provoqué une augmentation
de la demande d'images numérisées de haute qualité.
Malgré la large disponibilité d'images numérisées pour le transfert, la recherche et l'obtention d'images utiles peut se révéler une expérience frustrante. Ceci est dû principalement à la grande quantité de données nécessaires pour représenter une image d'ordinateur à haute définition et à la durée de temps correspondante nécessaire pour transférer cette image dans un ordinateur personnel individuel en utilisant des techniques de télécommunications classiques. Bien que la compression des données soit courante, les images à haute définition peuvent encore
nécessiter plusieurs minutes pour être transférées.
Par exemple, une image en couleur réelle de 640 par 480 pixels, représentée par 24 données de bits par pixel d'image, demande au moins 12 minutes pour être transférée à l'aide d'un modem à 9600 bauds. Les techniques de compression de données courantes peuvent réduire ce temps à environ une à deux minutes. Toutefois, même un tel temps d'attente peut être très frustrant. Ce qui ajoute à la frustration est la possibilité réelle pour que l'image, après avoir été transférée, et une fois qu'elle est visualisée, se révèle être quelque chose de très différent de ce que l'utilisateur espérait ou attendait. Le transfert et la visualisation d'un certain nombre d'images peuvent
facilement prendre plusieurs heures.
La transmission d'image progressive est une technique utilisée pour réduire quelque peu cette frustration. Elle permet à un ordinateur récepteur de visualiser rapidement une représentation à très faible définition de l'image transférée. Plus l'ordinateur de l'utilisateur obtient de données, plus l'image est visualisée avec des niveaux de définition toujours croissants. L'utilisateur peut achever le transfert en tout
point si l'image se révèle inutilisable.
La transformation d'ondelette discrète est une technique récemment développée, qui a été utilisée pour comprimer les données d'images fixes et également pour faciliter la transmission d'images progressives. Plusieurs auteurs ont décrit des procédés pour comprimer et transmettre des données d'images fixes en utilisant une transformation d'ondelette discrète. Voir par exemple les articles suivants, qui sont incorporés ici à titre de référence: A. Mallat, Stéphane G., "A Theory for Multiresolution Signal Decomposition: The Wavelet Représentation", IEEE Transactions on Pattern Analysis and Machine Intelligence, Vol. 11, No 7, pp. 674-692 (Juillet 1989) B. Zettler, William R., et al., "Application of Compactly Supported Wavelets to Image Compression", Aware Technical Report AD900119, pp. 1-9 (1991) C. Antonini, Marc, et al., "Image Coding Using Wavelet Transform", IEEE Transactions On Image Processing, Vol. 1, No. 2, pp. 205-220 (Avril 1992) D. Shapiro, Jérome M., "An Enbedded Hierarchical Image Coder using Zerotrees Of Wavelet Coefficients", IEEE Proceedings of Data Compression Conference, pp. 214-223
(1993)
E. Blanford, Ronald P., "Wavelet Encoding and Variable Resolution Progressive Transmission", NASA Space and Earth Science Data Compression Workshop, pp. 25-35 (1993) En plus des articles cités ci- dessus, les articles suivants, également incorporés à titre de référence, donnent
des descriptions plus générales de transformations
d'ondelettes discrètes: A. Baaziz, Nadia, et al., "Laplacian Pyramid Versus Wavelet Decomposition for Image Sequence Coding", IEEE International Conference On Acoustics, Speech and Signal processing, pp. 1965-1968, (1990) B. Vetterli, Martin, et al., "Wavelets and Filter Banks: Relationships and New Results", IEEE International Conference on Acoustics, Speech and Signal Processing, pp.
1723-1726, (1990)
C. Press, William H., "Wavelet Transforms: A Primer",
Center for Astrophysics, Séries d'épreuves No. 3184, pp. 1-
D. Cody, Mac A., "The Fast Wavelet Transform--Beyond Fourier Transforms", Dr. Dobb's Journal, pp. 16-28; 100-101, (Avril 1992) E. Rioul Olivier, et al., "Wavelets and Signal Processing", IEEE Signal Processing Magazine, pp. 14-38, (octobre 1991) F. Mallat, Stephane G., "A Compact Multiresolution Representation: The Wavelet Model", IEEE Proceedings of Workshop on Computer Vision, pp. 2-7, (1987) G. Mallat, S.G., "Multiresolution Approach To Wavelets in Computer Vision", Proceedings of the International Conference, Marseille, France, pp. 313-327 (Décembre 1987) H. Daubechies, Ingrid; Vetterling, William T.; Teukolsky, Saul A. ; Society for Industrial and Applied Mathematics, "The What, Why, and How of Wavelets", Ten Lectures on Wavelets, Chapitre 1, pp. 1-16 (1992) Comme expliqué par Zettler et al. dans les pages 2 à 4 de leur article intitulé "Application of Compactly Supported Wavelets to Image Compression", le terme d'ondelette (Wavelet) désigne une base orthonormée pour L2(R), la fonction de carré intégrable sur la ligne réelle, qui est définie de façon récurrente à partir d'un jeu de coefficients de fonction d'échelle {ak: k {O,..., 2N - 1}, N e Z+ ak G R} satisfaisant aux conditions suivantes vak = 2 - Gk = 2 et, plus généralement v akak,21 = 2601 Comme cela est davantage expliqué par Zettler et al., il y a un nombre infini de jeux ak, pour N 2 2, qui satisfont à ces conditions. Ces coefficients désignent implicitement une fonction d'échelle +(x) satisfaisant à la récurrence suivante: 4(x) = akà (2x - k) k(O,.
.,2N - 1} Les fonctions d'échelle, leurs traductions, la fonction d'ondelette fondamentale associée w(x), et les traductions échelonnés de w forment une base orthonormée pour L2(R). La fonction d'ondelette w est définie en termes de fonction d'échelle sous la forme suivante: w(x) = v (-1) ak_1p(2x + k) k c (-1,...,2N-2} Dans une dimension, la transformation d'ondelette discrète produit, à partir d'une séquence d'entrée X = (xi}, deux séquences de sortie (avec kE 0,..., 2N - 1}: =} = (1/d2) {Eakx2i+k} P= {wi} = (1/X) { (-1)ka2N-l- kX2i+k} Comme la transformation d'ondelette discrète est inversible, elle permet d'avoir une reconstruction parfaite. Plusieurs variations de transformations d'ondelettes, utilisant les principes généraux décrits ci-dessus, ont été décrites dans..DTD: les articles cités.
Une compression de données d'image utilisant des transformations d'ondelettes discrètes commence en décomposant ou transformant une image en quatre sous-plages ou sous-images utilisant une des équations ci-dessus. Cette sous-image fait le quart de la taille d'une image originale, et contient le quart du nombre de points de données de l'image originale. La décomposition d'image comprend tout d'abord la réalisation d'une convolution d'ondelette en une dimension sur chaque colonne de pixel horizontale de l'image originale, de façon à diviser par conséquent l'image en deux sous-images contenant une information à basse fréquence et à haute fréquence, respectivement. Une convolution identique ou similaire est ensuite appliquée à chaque rangée de pixels verticale de chaque sous-image, de façon à diviser chacune
des sous-images précédemment obtenues en deux autres sous-
images qui correspondent à nouveau à une information d'image de basse et de haute fréquence. Les quatre sous-images
résultantes peuvent être désignées sous les noms de sous-
images LL, LH, HL, et HH. La sous-image LL est celle qui contient l'information de basse fréquence des convolutions d'ondelettes verticale et horizontale. La sous-image LH est celle qui contient l'information d'image à basse fréquence de la convolution d'ondelette horizontale et l'information d'image à haute fréquence de la convolution d'ondelette verticale. La sous-image HL est celle qui contient l'information à haute fréquence de la convolution d'ondelette horizontale et l'information d'image à basse
fréquence de la convolution d'ondelette verticale. La sous-
image HH est celle qui contient l'information à haute fréquence venant des convolutions d'ondelettes verticale et horizontale. Le résultat de ce processus est graphiquement illustré dans les Figures 1 et 2. La Figure 1 montre une image fixe originale non comprimée 10. La Figure 2 montre un premier niveau de décomposition 12 de la même image. Le niveau de décomposition 12 est le résultat de la transformation de l'image fixe de la Figure 1 utilisant les passages vertical et horizontal d'une transformation d'ondelette discrète comme décrit ci-dessus. Le niveau de décomposition 12 comprend quatre sous-images qui sont groupées de façon composite aux fins de l'illustration. Les sous-plages ou sous- images de ce premier niveau de décomposition sont désignées sous le nom de sous-image LL1, LH1, HL1, et HH1, selon la nomenclature déjà donnée, le suffixe 1 indiquant le premier niveau de décomposition. La sous-image LL1 contient l'information de basse fréquence de l'image originale. On note que la sous-image LL1, lorsqu'elle est représentée sur un affichage à écran, apparaît identique à l'image originale, à l'exception du fait qu'elle a une taille ou une résolution moindre. La sous-image LH1 contient l'information à haute fréquence se produisant dans une direction verticale. La sous-image HL1 contient l'information à haute fréquence se produisant dans une direction horizontale. La sous-image HH1 contient l'information à haute fréquence se produisant dans une direction diagonale. En combinaison, les quatre sous-images contiennent toutes les informations nécessaires pour
reconstruire l'image originale.
Le premier niveau de décomposition peut être davantage décomposé pour comprendre un deuxième niveau de décomposition 14, comme montré en Figure 3. Cette autre décomposition est effectuée uniquement sur la sous-image LL1 du premier niveau de décomposition 12. Pour décomposer la sous-image LL1, des convolutions d'ondelettes horizontale et verticale sont effectuées sur la sous-image LL1 d'une façon identique à celle dont les mêmes opérations ont déjà été effectuées sur l'image originale. Cette étape subdivise la sous-image LL1 en sous-images LL2, LH2, HL2, et HH2. A nouveau, la sous-image LL2 ressemble à l'image originale, à ceci près qu'elle a une définition bien moindre. De façon caractéristique, la sous-image LL à chaque niveau de décomposition comprend le quart du nombre de points de données de la sous-image LL du niveau de décomposition
immédiatement supérieur.
Les transformations d'ondelettes décrites ci-dessus sont effectuées de façon récurrente sur chaque sous-image LL successivement obtenue. Pour les buts pratiques devant être réalisés par l'invention décrite ci-dessous, on a généralement constaté qu'il suffisait de calculer quatre ou
cinq niveaux de décomposition.
Pour reconstruire l'image originale, la transformation d'ondelette inverse est effectuée de façon récurrente pour chaque niveau de décomposition. Si l'on suppose un processus de compression à deux niveaux, le deuxième processus de décomposition contient une sous-image LL2 qui est une représentation de faible définition ou de base de l'image fixe originale. Pour obtenir une définition plus élevée, la sous-image LL1 est reconstruite en effectuant une transformation d'ondelette inverse en utilisant les sous- images du deuxième niveau de décomposition. L'image originale, avec la définition la plus élevée possible, peut ensuite être obtenue en effectuant la transformation inverse en utilisant les sous-images du premier niveau de décomposition (mais uniquement après avoir obtenu la sous-image LL1 par une transformation inverse du
deuxième niveau de décomposition).
L'intérêt de l'approche par ondelette de la transmission d'image est que les sous-images LH, HL et HH contiennent des données qui peuvent être comprimées efficacement sous des rapports de compression très élevés par des méthodes telles que le codage de longueur de projection et le codage Huffman. Les réalisations préférées de l'invention conservent cet avantage. De plus, l'invention procure des procédés efficaces pour mémoriser et transmettre les données d'image fixe afin de permettre à l'image d'être rapidement reconstruite et visualisée, avec des définitions sans cesse croissantes, pour une évaluation précoce par l'utilisateur. Si l'utilisateur s'aperçoit que l'image fixe est inacceptable à tout moment durant la transmission, la transmission et la reconstruction peuvent être interrompues
avant qu'un temps significatif ne se soit écoulé.
La réalisation préférée de l'invention comprend une étape de transformation d'une image fixe de telle sorte qu'elle puisse être visualisée au préalable de façon appropriée durant le transfert de l'image sur des liaisons de communication de données à vitesse relativement lente, telles que des lignes de téléphone. Les procédés de l'invention comprennent la transformation de l'image en une pluralité de niveaux de décomposition à l'aide d'un processus de codage de sous-plage hiérarchique tel que la transformation d'ondelette discrète. Chaque niveau de décomposition comporte une pluralité de sous-images permettant la reconstruction d'une représentation d'image de l'image fixe. Les niveaux de décomposition sont transmis en commençant par une représentation d'image ou niveau de décomposition de base, donnant un faible niveau de définition d'image, après quoi l'on poursuit par des niveaux de décomposition donnant des niveaux de plus en plus élevés de définition d'image. Chaque niveau de décomposition peut être inversement transformé de façon à produire une
représentation d'image à un niveau de définition plus élevé.
A l'intérieur de chaque niveau de décomposition, des rangées des différentes sous-images sont disposées ou entrelacées les unes avec les autres en blocs contigus, de telle sorte que toutes les données pour une rangée unique, à un niveau de décomposition unique, soient transmises ensemble. A l'extrémité réceptrice du transfert, les blocs de rangées sont reconstruits et visualisés de la façon dont ils sont reçus. La réalisation préférée de l'invention permet la visualisation initiale d'une image à faible définition qui est graduellement remise à jour et mieux définie, et ce, rangée par rangée, jusqu'à ce qu'une définition élevée désirée soit obtenue. L'utilisateur peut achever le transfert en tout point si l'image n'est pas ce qu'il souhaitait. Les Figures 1 à 3 montrent une image fixe à différents niveaux de décomposition selon les procédés de l'invention. La Figure 4 est un organigramme montrant des étapes préférées de transmission d'une image fixe selon l'invention. La Figure 5 est un organigramme montrant des étapes préférées de réception et de visualisation d'une image fixe
selon l'invention.
Les Figures 6 et 7 sont des représentations
figuratives des étapes préférées de l'invention.
Les Figures 8 à 12 montrent un exemple de la façon dont l'image fixe de la Figure 1 peut apparaître lorsqu'elle
est reçue et visualisée à des niveaux accrus de définition.
La Figure 13 montre un fichier de données, sous forme schématique, pour mémoriser une image fixe selon une
réalisation préférée de l'invention.
L'invention décrite ci-dessous est utile pour mémoriser, transférer, recevoir et visualiser des images fixes. L'invention est particulièrement utile en combinaison avec le transfert d'images sur des média de transmission série tels que des lignes de téléphone publiques pour transmission vocale ou des canaux de communication de réseaux numériques à services intégrés (integrated services digital network ou ISDN). La réalisation préférée est décrite en se référant aux images fixes à échelle de gris ou RGB (rouge-vert-bleu ou RVB). Une image à échelle de gris comprend un plan de couleur unique comportant une matrice de pixels ou de valeurs d'intensités correspondant à des intensités de pixels. Une image RGB comprend trois plans de couleur discrets qui contiennent chacun une matrice de pixels ou de valeurs d'intensités correspondant à des intensités de pixels. Un plan de couleur "R" contient des intensités pour les composantes de pixels rouges. Un plan de couleur "G" contient des intensités pour les composantes de pixels vertes. Un plan de couleur "B" contient des intensités pour les composantes de pixels bleues. D'autres représentations d'images fixes pourraient être transférées
en utilisant les procédés de l'invention.
Les étapes préférées de transfert d'une image originale sont montrées en Figure 4. Une première étape 20 comprend la conversion des plans de couleur de l'image RGB en plans de luminance et de chrominance (YUV) à l'aide de techniques bien connues. Une étape suivante 21 comprend la transformation de l'image originale convertie en une pluralité de niveaux de décomposition à l'aide d'un processus de codage à sous-plage hiérarchique tel que le processus de transformation d'ondelette décrit dans le
préambule de la présente description. Chaque niveau de
décomposition comprend une pluralité de sous-images qui permettent la reconstruction d'une représentation d'image de l'image fixe originale. L'étape de transformation 21 comprend les calculs d'un jeu séparé de sous-plages ou de sous-images dans chaque niveau de décomposition pour chaque plan de luminance et de chrominance. En d'autres termes, chaque plan YUV est transformé séparément, et chaque niveau
de décomposition comprend une pluralité ou un jeu de sous-
images pour chaque plan YUV. Bien que les différentes étapes soient données en référence à une image en couleur YUV, le procédé fonctionne également bien avec des images à échelle de gris ne comprenant qu'un seul plan de couleur,
d'intensité ou de luminance.
L'étape 21 comprend de préférence la création d'au moins trois, et, de préférence, quatre ou davantage, niveaux de décomposition. Si l'on prend pour hypothèse quatre niveaux de décomposition aux fins de l'explication, le quatrième niveau de décomposition est considéré comme étant
un niveau de décomposition "de base" de faible définition.
Il comprend les sous-images YLL4, YLH4, YHL4 et YHH4 pour le plan Y; ULL4, ULH4, UHL4 et UHH4 pour le plan U, et VLL4, VLH4, VHL4 et VHH4 pour le plan V. Le quatrième niveau de décomposition est niché à l'intérieur d'un troisième niveau de décomposition ayant une définition relativement plus élevée. Le troisième niveau de décomposition contient, en plus du quatrième niveau de décomposition, les sous-images YLH3, YHL3, YHH3, ULH3, UHL3, UHH3, VLH3, VHL3, et VHH3. On note que le niveau de
décomposition de base est le seul qui contienne une sous-
image LL explicitement spécifiée. Les sous-images LL des sous-images de définition plus élevée sont représentées par les niveaux de décomposition plus faibles ou nichés, et doivent être calculées ou transformées en inverse à partir des niveaux de décomposition plus faibles ou nichés. Le deuxième niveau de décomposition, pour une définition encore plus élevée que le troisième, contient le troisième niveau de décomposition et les sous-images YLH2, YHL2, YHH2, ULH2, UtHL2, UHH2, VLH2, VHL2, et VHH2. Le premier niveau de décomposition contient le deuxième niveau de décomposition et les sous-images YLH1, YHL1, YHH1, ULH1, UHL1, UHH1, VLH1,
VHL1, et VHH1.
Chaque sous-plage ou sous-image contient des rangées de valeurs de sous-image correspondant à des rangées de la représentation d'image donnée par le niveau de décomposition correspondant. Comme cela a déjà été décrit, chaque sous-image pour un niveau de décomposition donné contient une information concernant différentes composantes de fréquences de l'image originale ou de la sous-image LL du niveau de décomposition immédiatement supérieur. Les différents niveaux de décomposition donnent des niveaux de
plus en plus élevés de définition d'image.
Les étapes 22 et 23 de la Figure 4 comprennent la réalisation d'une quantification scalaire et d'un codage d'entropie, respectivement. L'image transformée est quantifiée de façon scalaire, et ce, niveau par niveau. Les valeurs quantifiées sont également, de préférence, comprimées ou codées en utilisant un codage Huffman et de longueur de projection. Différentes formes de codage de longueur de projection peuvent être utilisées dans ce but, ainsi que d'autres formes de compression de données
proposées dans la littérature citée.
Les niveaux de décomposition sont successivement transmis, en commençant par le niveau de décomposition de base, qui ne donne qu'une faible définition, et en continuant par des niveaux de décomposition donnant des niveaux de plus en plus élevés de définition d'image. Les niveaux de décomposition sont transmis selon les étapes 24 à
28 de la Figure 4. Comme indiqué par l'étape 24, les sous-
images sont transmises sous la forme de blocs de rangées contigus. Un bloc de rangées particulier contient toutes les valeurs de sous-images nécessaires pour permettre la reconstruction d'une rangée unique d'une représentation d'image pour la définition d'un niveau de décomposition particulier. Cette rangée reconstruite forme une rangée de la sous- image LL du niveau de décomposition immédiatement supérieur. Pour une image à échelle de gris, un bloc de rangées comprend une rangée de pixels unique à partir de
chaque sous-image du niveau de décomposition sélectionné.
Pour une image en couleur YUV, le bloc de rangées comprend une rangée de pixels unique à partir de chaque sous-image de chaque plan de couleur du niveau de décomposition sélectionné. Par exemple, un bloc de rangées peut comprendre une rangée de pixels de chacune des sous- images YLH, YHL, YHH, ULH, UHL, UHH, VLH, VHL, et VHH du niveau de
décomposition sélectionné.
L'étape 24 est répétée pour des blocs de rangées successifs d'un niveau de décomposition unique jusqu'à ce toutes les rangées des sous- images du niveau de décomposition en cours aient été sélectionnées et transmises. Ceci est indiqué par les cadres 25 et 26 en Figure 4. Le processus est ensuite répété pour les niveaux de décomposition suivants, comme indiqué par les cadres 27 et 28. Ce processus continue jusqu'à ce que tous les blocs de rangées de tous les niveaux de décomposition aient été transmis. Comme exemple spécifique, la transmission commence avec un quatrième niveau de décomposition ou niveau de décomposition de base. La transmission du niveau de décomposition de base commence avec ses seules sous-images LL pour permettre la visualisation immédiate d'une représentation d'image très grossière. Pour l'image en couleur qui est décrite ici, ceci inclut les sous-images YLL4, ULL4 et VLL4. La transmission commence avec un bloc de rangées comprenant la première rangée de YLL4, la première rangée de ULL4, et la première rangée de VLL4. La transmission se poursuit avec un bloc de rangées suivant comprenant la deuxième rangée de YLL4, puis la deuxième rangée de ULL4, et ensuite la deuxième rangée de VLL4. Les rangées restantes de sous-images YLL4, ULL4, et VLL4
suivent, disposées dans d'autres blocs de rangées.
La transmission des sous-images restantes du quatrième niveau de décomposition se poursuit ensuite, en commençcant par un bloc de rangées contenant la première rangée de chacune des sous-images YLH4, YHL4, YHH4, ULH4, UHL4, UHH4, VLH4, VHL4, et VHH4. Le bloc de rangées suivant contient la deuxième rangée de chacune des sous-images YLH4, YHL4, YHH4, ULH4, UHL4, UHH4, VLH4, VHL4, et VHH4. Les rangées restantes de sous- images YLH4, YHL4, YHH4, ULH4, UHL4, UHH4, VLH4, VHL4, et VHH4, sont disposées et transmises en blocs de rangées séquentiels, de façon similaire. La transmission se poursuit ensuite avec le troisième niveau de décomposition, en commençant par un bloc
de rangées contenant la première rangée de chacune des sous-
images YLH3, YHL3, YHH3, ULH3, UHL3, UHH3, VLH3, VHL3, et VHH3. On note que ce niveau de décomposition ne contient pas de sous-images LL, car les sous-images LL du niveau de décomposition peuvent être reconstruites à partir du quatrième niveau de décomposition déjà transmis. Le bloc de rangées suivant contient la deuxième rangée de chacune des sous- images YLH3, YHL3, YHH3, ULH3, UHL3, UHH3, VLH3, VHL3, et VHH3. Les rangées restantes de sous-images YLH3, YHL3, YHH3, ULH3, UHL3, UHH3, VLH3, VHL3, et VHH3 sont disposées et transmises en blocs de rangées séquentiels, de façon similaire. Le deuxième niveau de décomposition, puis le premier niveau de décomposition, sont transmis avec le même ordre ou entrelaçage de rangées à partir des différentes sous-images. Par conséquent, selon les procédés de la Figure 4, une image est transmise sous la forme d'une succession de niveaux de décomposition, permettant la reconstruction progressive de l'image originale à des niveaux toujours croissants de définition spatiale. De plus, l'information est transmise ligne par ligne ou rangée par rangée. A l'intérieur d'un niveau de décomposition donné, toute l'information pour la première rangée, y compris l'information de rangées de toutes les sous-images et de tous les plans de couleurs, est transmise sous la forme d'un bloc de rangées unique. Ceci permet à l'image d'être
reconstruite ligne par ligne lorsqu'elle est reçue.
L'utilisateur a donc la possibilité d'interrompre la transmission à tout moment, après avoir vu l'image sous une
définition grossière.
La Figure 5 illustre les étapes préférées de réception et de reconstruction d'une image. Le cadre 40 indique une étape de réception des blocs de rangées décrits ci-dessus. Les étapes 41 à 45 comprennent la reconstruction de rangées de pixels successives correspondant à l'image fixe à des niveaux de définition croissants en transformant en inverse et en visualisant chaque bloc de rangées. Ces étapes sont effectuées sur chaque bloc de rangées lorsqu'il est reçu. L'étape 41 comprend le décodage d'entropie; l'étape 42 comprend la déquantification scalaire; l'étape 43 comprend la transformation d'ondelette inverse; et l'étape 44 comprend la conversion YUV-RGB. Ces étapes sont réalisées sur chaque rangée du niveau de décomposition en cours, et reconstruisent la rangée ou les rangées correspondantes du niveau de décomposition immédiatement supérieur. Cette reconstruction crée une séquence d'images reconstruites à des tailles croissantes, correspondant à des niveaux de
définition croissants.
L'étape 45 comprend la visualisation de chaque rangée de pixels successive de chaque niveau de décomposition lorsqu'elle est reçue et reconstruite. Ceci permet à l'utilisateur d'évaluer une image durant sa réception, sans avoir à attendre le transfert complet d'une image, ni même le transfertcomplet d'un niveau de décomposition. L'étape 45 comprend de préférence une étape d'expansion de chaque image reconstruite successive à une taille courante avant de l'afficher réellement. Cette expansion est de préférence accomplie avec une interpolation bilinéaire ou un moyennage de pixels selon des techniques connues. L'étape de visualisation 45 peut également comprendre un vacillement approprié si l'image doit être visualisée en utilisant une palette de couleurs qui est plus
réduite que celle utilisée pour créer l'image originale.
La transmission et la reconstruction de blocs de rangées uniques sont montrées de façon figurative dans les Figures 6 et 7. La Figure 6 montre les sous-images Y, U, et V LL 51, 52 et 53 d'un niveau de décomposition de base, avec une rangée de pixels unique x sélectionnée à partir de chaque sous-image LL. Les rangées de pixels sélectionnées sont combinées de façon à former un bloc de rangées 54. Le
bloc de rangées unique est transmis sous la forme d'un bloc.
Après cette transmission, des étapes de décodage d'entropie, de déquantification, de transformation inverse et de conversion YUV- RGB 55 à 58 sont effectuées. Ceci produit une rangée unique x d'une image reconstruite 59. Des rangées séquentielles des sous-images LL sont bloquées, transmises et reconstruites de façon à produire toutes les rangées de
pixels de l'image 59 au niveau de décomposition de base.
La Figure 7 montre les sous-images Y, U et V 61, 62 et 63 d'un niveau de décomposition qui peut être ou ne pas être un niveau de décomposition de base. La transmission, dans ce cas, ne comprend pas de sous-image LL. A nouveau, une rangée de pixels unique x est sélectionnée à partir de chaque sous-image. Les rangées de pixels sélectionnées sont combinées de façon à former un bloc de rangées contigu unique 64 qui est transmis sous la forme d'un bloc. Après cette transmission, des étapes de décodage d'entropie, de déquantification, de transformation inverse et de conversion YUV-RGB 65 à 68 sont effectuées. Ceci produit une rangée unique x d'image reconstruite 59 à une définition supérieure à ce qui était possible précédemment. Des rangées séquentielles des sous-images sont bloquées, transmises et reconstruites de façon à reproduire toutes les rangées de pixels de l'image 59 à la définition du niveau de décomposition en cours. Ce processus est répété pour chaque niveau de décomposition, de telle sorte que l'image 59 soit visualisée à des niveaux de définition sans cesse croissants. La configuration spécifique et le minutage de la transmission de l'image permettent à un utilisateur de visualiser chaque partie d'une image au moment le plus précoce possible. L'image sera tout d'abord tracée à une définition de base ou de faible niveau, correspondant aux sous-images LL du niveau de décomposition de base, en commençant par la rangée supérieure et en descendant vers le bas. Durant la réception des sous- images restantes du niveau de décomposition de base, la visualisation sera remise à jour, à nouveau rangée par rangée. L'utilisateur percevra une légère augmentation de netteté, qui se produira graduellement du haut en bas de l'image. Une netteté supplémentaire sera apportée durant la réception des niveaux de décomposition suivants, jusqu'à ce que l'image soit complètement reconstruite sous sa définition originale. La transmission peut être interrompue à tout moment par
l'utilisateur.
Le résultat est illustré par la séquence de visualisations montrées dans les Figures 8 à 12. Une représentation d'image initiale apparaît sous une très faible définition, comme montré en Figure 8. On note que cette représentation réfléchit l'utilisation de l'interpolation bilinéaire. Ceci améliore considérablement la possibilité de reconnaissance de l'image. L'image grossière de la Figure 8 est graduellement remise à jour, rangée par rangée, de bas en haut, lorsque des blocs de rangées du niveau de décomposition immédiatement supérieur sont reçus et transformés en inverse de façon à obtenir une représentation d'image telle que celle montrée par la Figure 9. La réception et la transformation inverse d'autres niveaux de décomposition terminent les représentations des Figures 10 et 11. La réception du dernier niveau de décomposition produit l'image à haute définition de la
Figure 12. L'effet visuel est plaisant pour l'utilisateur.
Au lieu de voir une succession d'images disjointes, à des tailles croissant et sans relation entre elles, l'utilisateur voit une image unique d'une taille fixe, qui devient graduellement de plus en plus nette, rangée par
rangée, jusqu'à une définition très élevée.
Lorsque l'ordinateur récepteur est relativement lent, les étapes de reconstruction 41 à 45 de la Figure 5 peuvent être réalisées de façon à reconstruire et visualiser uniquement le plan de luminance (Y) de l'image YUV reçue. Le plan de luminance apparaît sous la forme d'une représentation d'échelle de gris d'une image en couleur originale, et sera, dans de nombreux cas, acceptable pour anticiper une image. Une reconstruction plus avancée des plans de chrominance (UV) peut être reportée jusqu'au moment o l'utilisateur demande une visualisation en couleur
complète de l'image originale.
Il est en fait avantageux de mémoriser des images fixes dans le format décomposé, comprimé et ordonné décrit ci-dessus. Ceci minimise l'espace de mémorisation, et minimise également les coûts de traitements récurrents, qui, autrement, seraient nécessaires pour transformer et traiter
les données d'images avant ou durant chaque transfert.
L'invention comprend ainsi un fichier de données configuré comme montré schématiquement en Figure 13 pour mémoriser une image fixe. Le fichier de données est globalement désigné par le numéro de référence 70. Il comprend une pluralité de niveaux de décomposition représentant l'image fixe originale à des niveaux de définition de plus en plus élevés. Les niveaux de décomposition sont configurés à l'intérieur du fichier de données dans l'ordre des niveaux de définition croissants (montrés de haut en bas en Figure 13). Par exemple, les données LL d'un quatrième niveau de décomposition ou niveau de décomposition de base sont mémorisées tout d'abord dans un bloc de données 71, suivi par les données LH, HL, et HH restantes du quatrième niveau de décomposition dans un bloc de données 72. Ceci est suivi par un troisième niveau de décomposition dans un bloc de données 74, un deuxième niveau de décomposition dans un bloc de données 76, et un premier niveau de décomposition dans un
bloc de données 78.
Comme décrit ci-dessus, chaque niveau de décomposition comprend une pluralité de sous-images permettant la reconstruction d'une représentation d'image correspondant à l'image originale. Les sous-images comportent des rangées de valeurs de sous-images
correspondant à des rangées de la représentation d'image.
Les sous-images sont de préférence transformées avec une
transformation d'ondelette discrète.
Chaque niveau de décomposition comprend un jeu séparé de sous-images pour chaque plan de luminance et de chrominance de l'image fixe. Toutefois, les rangées de différentes sous-images sont disposées à l'intérieur du fichier de données et à l'intérieur de chaque niveau de décomposition particulier pour former des blocs de rangées, comme représenté en Figure 13. Chaque bloc de rangées en Figure 13 est indiqué par la désignation RB#X, # indiquant le niveau de décomposition, et la valeur en indice indiquant une rangée particulière des sous-images du niveau de décomposition. Comme représenté, les blocs de rangées sont
disposés en commençant par une rangée supérieure 1 des sous-
images et en finissant par la rangée inférieure des sous-
images. La valeur K indique le nombre de rangées dans les
sous-images du premier niveau de décomposition.
Les rangées dans chaque bloc correspondent à une rangée commune unique de la représentation d'image donnée
par le niveau de décomposition contenant le bloc de rangées.
Chaque bloc de rangées contient toutes les données nécessaires pour reconstruire ladite rangée unique. De façon caractéristique, chaque bloc de rangées contient une rangée de données à partir de chacune des sous-images du niveau de décomposition, ou, au moins, à partir d'une pluralité de celles-ci. Par exemple, un bloc de rangées unique contient YLH#X, YHL#X, YHH#X, ULH#X, UHL#X, UHH#x, VLH#X, VHL#X, et
VHH#x, x indiquant une rangée particulière des sous-images.
Les blocs de rangées sont de préférence comprimés en utilisant une forme de codage de longueur de projection et
de codage Huffman.
L'invention procure une amélioration désirée dans le transfert d'images fixes sur des liaisons de communication à vitesse relativement faible. La possibilité pour l'utilisateur de voir des améliorations d'une représentation d'image initiale à faible définition, de telle sorte que la représentation d'image visualisée devienne graduellement de plus en plus nette, jusqu'à sa pleine définition, et ce, ligne par ligne, est un avantage particulièrement plaisant et souhaitable lorsque l'on visualise des images de façon préalable. Les procédés de décomposition particuliers utilisés procurent des avantages additionnels du fait qu'ils sont efficaces du point de vue du calcul, et qu'ils permettent une compression de données efficace. Selon le code des brevets, l'invention a été décrite dans un langage plus ou moins spécifique à ses éléments structurels et méthodiques. Toutefois, on doit comprendre que l'invention n'est pas limitée aux éléments et caractéristiques spécifiques montrés et décrits, les moyens ici décrits constituant des formes préférées de mise en pratique de l'invention. Par conséquent, l'invention est revendiquée sous l'une quelconque de ses formes ou modifications rentrant à l'intérieur de l'étendue convenable
des revendications jointes, interprétées de façon appropriée
selon la doctrine des équivalences.
Claims (27)
1. Procédé de transfert d'une image fixe qui est représentée par une pluralité de niveaux de décomposition, chaque niveau de décomposition comprenant une pluralité de sous-images qui permettent la reconstruction d'une représentation d'image de l'image fixe, lesdites sous-images comprenant des rangées de valeurs de sous-images correspondant à des rangées de ladite représentation d'image, les niveaux de décomposition procurant des niveaux de plus en plus élevés de définition d'image, le procédé étant caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes: la transmission successive des niveaux de décomposition, en commençant par un niveau de décomposition de base donnant un faible niveau de définition d'image et en continuant avec des niveaux de décomposition donnant des niveaux de plus en plus élevés de définition d'image; la transmission des valeurs de sous-images de chaque niveau de décomposition particulier sous la forme de blocs de rangées, dans lesquels chaque bloc de rangées contient une rangée de valeurs de sous-images à partir d'une pluralité de sous-images du niveau de décomposition particulier, et dans lesquels les rangées de chaque bloc de rangées correspondent à une rangée de représentation d'image
commune.
2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte de plus: la réception des blocs de rangées de valeurs de sous- images; la reconstruction de rangées de pixels successives de l'image fixe à des niveaux croissants de définition à mesure que chaque bloc de rangées est reçu; la visualisation de chaque rangée de pixels reconstruite de l'image fixe à mesure qu'elle est
reconstruite.
3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'étape de reconstruction comprend la création d'une séquence d'images reconstruites à des niveaux de définition croissants.
4. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que: l'étape de reconstruction comprend la création d'une séquence d'images reconstruites à des tailles croissantes correspondant à des niveaux de définition croissants; le procédé comprend de plus l'expansion des images
reconstruites à une taille commune avant leur visualisation.
5. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que: l'étape de reconstruction comprend la création d'une séquence d'images reconstruites à des tailles croissantes correspondant à des niveaux de définition croissants; le procédé comprend de plus l'interpolation de façon à étendre les images reconstruites à une taille
commune avant de les visualiser.
6. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'image fixe est représentée par des plans de luminance et de chrominance, et en ce que les étapes de reconstruction et de visualisation ne reconstruisent et ne visualisent que
le plan de luminance.
7. Procédé de transfert d'une image fixe, le procédé étant caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes: la transformation de l'image en une pluralité de niveaux de décomposition, dans lesquels chaque niveau de décomposition comprend une pluralité de sous-images qui permettent la reconstruction d'une représentation d'image de l'image fixe, lesdites sous-images comprenant des rangées de valeurs de sous-images correspondant à des rangées de ladite représentation d'image, les niveaux de décomposition donnant des niveaux de plus en plus élevés de définition d'image; la transmission successive des niveaux de décomposition, en commençant par un niveau de décomposition de base donnant un faible niveau de définition d'image, et en continuant par des niveaux de décomposition donnant des niveaux de définition d'image de plus en plus élevés; la transmission des valeurs de sous-images de chaque niveau de décomposition particulier sous la forme de blocs de rangées, dans lesquels chaque bloc de rangées contient une rangée de valeurs de sous-images d'une pluralité de sous- images du niveau de décomposition particulier, et dans lesquels les rangées de chaque bloc de rangées correspondent à une rangée de représentation d'image
commune.
8. Procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce que l'étape de transformation comprend le calcul de la pluralité de niveaux de décomposition à l'aide d'une
transformation d'ondelette discrète.
9. Procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce qu'il comporte de plus le codage des blocs de rangées avant
leur transmission.
10. Procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce qu'il comporte de plus le codage de longueur de projection
des blocs de rangées avant leur transmission.
11. Procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce que l'image fixe comprend des plans de chrominance et de luminance, et en ce que l'étape de transformation comprend le calcul d'un jeu séparé de sous- images dans chaque niveau de décomposition pour chaque plan de luminance et de chrominance.
12. Procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce que l'image fixe comprend une pluralité de plans de couleurs, le procédé comprenant de plus la conversion des plans de couleurs en plans de chrominance et de luminance avant l'étape de transformation, dans laquelle l'étape de
transformation comprend le calcul d'un jeu séparé de sous-
images dans chaque niveau de décomposition pour chaque plan
de luminance et de chrominance.
13. Procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce qu'il comporte de plus: la réception des blocs de rangées des valeurs de sous- images; la reconstruction de rangées de pixels successives de l'image fixe à des niveaux croissants de définition en transformant en inverse chaque bloc de rangées lorsqu'il est reçu; la visualisation de chaque rangée de pixels
reconstruite de l'image fixe lorsqu'elle est reconstruite.
14. Procédé selon la revendication 13, caractérisé en ce que l'étape de reconstruction comprend la création d'une séquence d'images reconstruites à des niveaux de définition croissants.
15. Procédé selon la revendication 13, caractérisé en ce que: l'étape de reconstruction comprend la création d'une séquence d'images reconstruites à des tailles croissantes correspondant à des niveaux de définition croissants; le procédé comprend de plus l'expansion des images
reconstruites à une taille commune avant leur visualisation.
16. Procédé selon la revendication 13, caractérisé en ce que: l'étape de reconstruction comprend la création d'une séquence d'images reconstruites à des tailles croissantes correspondant à des niveaux de définition croissants; le procédé comprend de plus une interpolation afin d'étendre les images reconstruites à une taille commune
avant leur visualisation.
17. Procédé selon la revendication 13, caractérisé en ce que l'image fixe est représentée par des plans de luminance et de chrominance, et en ce que les étapes de reconstruction et de visualisation ne reconstruisent et ne visualisent que le plan de luminance.
18. Procédé de transfert d'une image fixe, le procédé étant caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes: la transformation de l'image en une pluralité de niveaux de décomposition en utilisant une transformation d'ondelette discrète, dans laquelle chaque niveau de décomposition comprend une pluralité de sous-images qui permettent la reconstruction d'une représentation d'image de l'image fixe, lesdites sous-images comprenant des rangées de valeurs de sous-images correspondant à des rangées de ladite représentation d'image, les niveaux de décomposition donnant des niveaux de définition d'image de plus en plus élevés; la transmission successive des niveaux de décomposition, en commençant par un niveau de décomposition de base dormnnant un faible niveau de définition d'image, et en poursuivant par des niveaux de décomposition donnant des niveaux de définition d'image de plus en plus élevés; la transmission des valeurs de sous-images de chaque niveau de décomposition particulier sous la forme de blocs de rangées, dans lesquels chaque bloc de rangées contient une rangée de valeurs de sous- images d'une pluralité de sous-images du niveau de décomposition particulier, et dans lesquels les rangées de chaque bloc de rangées correspondent à une rangée de représentation d'image commune; la réception des blocs de rangées de valeurs de sous-images; la reconstruction de rangées de pixel successives de l'image fixe à des niveaux de définition croissants par transformation inverse de chaque bloc de rangées lorsqu'il est reçu; la visualisation de chaque rangée de pixels
reconstruite de l'image fixe lorsqu'elle est reconstruite.
19. Procédé selon la revendication 18, caractérisé en ce qu'il comporte de plus le codage des blocs de rangées
avant leur transmission.
20. Procédé selon la revendication 18, caractérisé en ce qu'il comporte de plus un codage de longueur de
projection des blocs de rangées avant leur transmission.
21. Procédé selon la revendication 18, caractérisé en ce que l'image fixe comporte des plans de chrominance et de luminance, et en ce que l'étape de transformation comprend le calcul d'un jeu séparé de sous- images dans chaque niveau de décomposition pour chaque plan de luminance et de
chrominance.
22. Procédé selon la revendication 18, caractérisé en ce que l'image fixe comprend une pluralité de plans de couleurs, le procédé étant de plus caractérisé en ce qu'il comprend la conversion des plans de couleurs en plans de chrominance et de luminance avant l'étape de transformation, dans laquelle l'étape de transformation comprend le calcul d'un jeu séparé de sous-images de chaque niveau de décomposition pour chaque plan de luminance et de chrominance.
23. Fichier de données pour mémoriser une image fixe, le fichier de données comprenant: une pluralité de niveaux de décomposition représentant l'image fixe à des niveaux de définition de plus en plus élevés, les niveaux de décomposition étant disposés dans l'ordre des niveaux de définition croissants; des niveaux de décomposition individuels comprenant chacun une pluralité de sous-images qui permettent la reconstruction d'une représentation d'image de l'image fixe, lesdites sous-images comprenant des rangées de valeurs de sous- images correspondant à des rangées de ladite représentation d'image; lesdites rangées de valeurs de sous-images étant disposées à l'intérieur de chaque niveau de décomposition particulier en blocs de rangées, chaque bloc de rangées comprenant une rangée de valeurs de sous-images d'une pluralité de sous-images du niveau de décomposition particulier, dans lequel les rangées de chaque bloc de rangées correspondent à une rangée de représentation d'image conmmune.
24. Fichier de données selon la revendication 23, dans lequel les sous-inmages sont transformées par une
transformation d'ondelette discrète.
25. Fichier de données selon la revendication 23, dans
lequel les blocs de rangées sont codés.
26. Fichier de données selon la revendication 23, dans lequel les blocs de rangées sont codées en longueur de projection.
27. Fichier de données selon la revendication 23, dans lequel chaque niveau de décomposition comprend un jeu séparé de sous-images pour chaque plan de luminance et de
chrominance de l'image fixe.
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