FR2750280A1 - Transmission progressive d'image numerique - Google Patents
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Abstract
Afin de transmettre de manière progressive une image numérique (lM), un procédé de codage de l'image comporte la division (E1) de l'image en vecteurs (Vm,n ), la sélection (E2) d'un vecteur de code (VCd ) associé à un indice (Ad ) pour chacun des vecteurs de l'image, le remplacement (E2) des vecteurs de l'image par les indices associés aux vecteurs de code sélectionnés, pour produire un plan d'indices (PI) représentatif de l'image. Le procédé comporte les étapes de sous-échantillonner (E3) le plan d'indices (PI) en des sous-plans d'indices (SPl1 à SPIF ) comportant respectivement des indices sélectionnés dans le plan d'indices, et ordonner (E4) les sous-plans d'indices selon un ordre prédéterminé avant de les transmettre.
Description
La présente invention concerne la transmission progressive d'image
numérique compressée par quantification vectorielle.
Une image numérique classique est une matrice de par exemple 512 sur 512 pixels codés sur huit bits. La transmission d'une telle image sur un canal à bas débit nécessite plusieurs dizaines de minutes. Des techniques de compression d'image ont été développées pour réduire le temps de transmission. Parmi ces techniques, la compression par quantification vectorielle est bien adaptée à la transmission d'image car elle offre un taux de compression élevé tout en conservant une bonne qualité d'image. L'image est tout d'abord divisée en vecteurs qui sont des blocs de pixels adjacents. Chaque vecteur est
comparé à des vecteurs de code prédéterminés contenus dans un dictionnaire.
Un indice est associé à chaque vecteur de code. Les vecteurs de l'image sont respectivement remplacés par les indices des vecteurs de code qui leur sont les plus ressemblants. L'ensemble des indices est une forme compressée de
l'image initiale.
D'autre part, la transmission progressive d'image permet de construire en cours de transmission de l'image une version approchée de l'image transmise. La version approchée est construite à partir des données déjà reçues sans attendre que toutes les données relatives à l'image aient été
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transmises. L'image reçue est graduellement améliorée au fur et à mesure que
les données sont transmises.
La transmission progressive permet à un utilisateur de visualiser rapidement la version approchée de l'image. L'utilisateur peut interrompre la transmission en cours si la version approchée de l'image est suffisante ou au
contraire si l'image n'est pas celle souhaitée.
Pour profiter des avantages de la quantification vectorielle et de la transmission progressive, il est souhaitable de combiner ces deux techniques,
comme cela apparaît par exemple dans le document WO-A-93/10624.
Cependant, les inventeurs ont constaté qu'en pratique, la reconnaissance précoce de l'image transmise n'est pas toujours aisée et il est nécessaire d'attendre pour pouvoir exploiter l'image transmise. En outre, si la qualité de l'image transmise est en général satisfaisante pour une image à niveaux de gris, ce n'est pas toujours le cas pour une image en couleur. En
particulier, les couleurs ne sont pas bien restituées en début de transmission.
L'espace des chrominances n'est pas ordonné et une quantification réalisée
avec peu des vecteurs de code en début de transmission progressive, c'est-à-
dire une quantification grossière, comme selon la technique antérieure, provoque des différences importantes de chrominance et donc de couleur dans I'image restituée. La restitution de couleur est ainsi grossière au début de la transmission et s'améliore graduellement au cours de la transmission progressive Ces différences de couleur sont très gênantes visuellement et
empêche une reconnaissance précoce de l'image transmise.
La présente invention vise à remédier à ces inconvénients en fournissant un procédé de codage d'image qui améliore la reconnaissance précoce de l'image aussi bien pour une image à niveaux de gris que pour une image en couleur. A cette fin, I'invention propose un procédé de codage d'une image numérique, comportant les étapes de:
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- diviser l'image en des vecteurs de taille prédéterminée, - sélectionner un vecteur de code dans un dictionnaire de vecteurs de code pour l'un des vecteurs de l'image, chacun desdits vecteurs de code étant associé à un indice, - remplacer ledit un des vecteurs de l'image par l'indice associé au vecteur de code sélectionné, et - répéter les étapes de sélectionner et remplacer pour tous les vecteurs de l'image afin de produire un plan d'indices représentatif de l'image, composé de lignes et de colonnes d'indices, caractérisé en ce qu'il comporte les étapes de: sous-échantillonner ledit plan d'indices en un nombre prédéterminé de sous-plans d'indices comportant respectivement des indices sélectionnés dans le plan d'indices, et
- ordonner les sous-plans d'indices selon un ordre prédéterminé.
Corrélativement, I'invention propose un dispositif de codage d'une image numérique, comportant: - un moyen pour diviser l'image en des vecteurs de taille prédéterminée, - un moyen pour mémoriser des vecteurs de code et des indices respectifs, - un moyen pour sélectionner des vecteurs de code dans le moyen pour mémoriser pour les vecteurs de l'image, respectivement, et pour remplacer les vecteurs de l'image par les indices des vecteurs de code sélectionnés respectifs, afin de produire un plan d'indices composé de lignes et de colonnes d'indices, caractérisé en ce qu'il comporte - un moyen pour sous-échantillonner ledit plan d'indices en un nombre prédéterminé de sous-plans d'indices comportant respectivement des indices sélectionnés dans le plan d'indices, et - un moyen pour ordonner les sous-plans d'indices selon un ordre
3 0 prédéterminé.
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Le procédé et le dispositif de codage s'adaptent aussi bien à une image à niveaux de gris qu'à une image en couleur. Les sous-plans d'indices sont
ordonnés de manière à permettre une reconstruction rapide de l'image codée.
Pour une image en couleur, les couleurs sont bien restituées dès le début de la transmission progressive. Le sous-échantillonnage et le fait d'ordonner les sous-plans d'indices améliorent la qualité de l'image reconstruite au cours de la transmission progressive de celle-ci. Notamment, les couleurs sont restituées avec une plus grande fidélité que selon la technique antérieure. En effet, contrairement à la technique antérieure, I'invention permet de restituer totalement les niveaux de gris ou de couleur du sous-plan d'indices de l'image transmis à chaque étape de la transmission progressive. Grâce à l'invention, des informations utiles pour la reconnaissance précoce de l'image, telles que contours à faible contraste, zones à faibles gradient de luminance, sont facilement restituées dès le début
de la transmission progressive.
Avantageusement, les sous-plans d'indices comprennent un nombre égal d'indices équirépartis dans le plan d'indices. Les sous-plans d'indices sont disjoints deux à deux et la réunion des sous-plans d'indices est égale au plan d'indices. Ainsi, chaque sous-plan d'indices contient une part égale de 2 0 l'information relative à l'image, ce qui permet par la suite de reconstruire l'image. La quantité totale de données nécessaires à la reconstruction de
l'image n'est pas augmentée en raison de la transmission progressive.
Selon un mode de réalisation préféré, les sous-plans d'indices ordonnés selon ledit ordre prédéterminé sont tels que les indices de deux sousplans d'indices ordonnés successifs sont sensiblement équirépartis dans le plan d'indices. Par exemple, un premier indice de l'un des sous- plans d'indices ordonnés est décalé de une ligne et une colonne par rapport à un second indice d'un sous-plan d'indices ordonné adjacent audit l'un des sous-plans d'indices ordonnés. La reconstruction de l'image à partir des sous-plans d'indices ainsi ordonnés est facilitée, de même que la reconnaissance précoce
de l'image au cours de la transmission progressive de cette dernière.
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Selon un mode de réalisation préféré simple à mettre en oeuvre, chaque sous-plan d'indices comporte des indices sélectionnés dans le plan d'indices selon une première période spatiale suivant les lignes du plan d'indices et
selon une seconde période spatiale suivant les colonnes du plan d'indices.
Selon un autre mode de réalisation, des zones différentes de l'image sont traitées de manière à être sous-échantillonnées avec des nombres
respectifs de sous-plans d'indices qui leur sont propres. Le nombre de sous-
plans d'indices d'une zone de l'image peut notamment être fonction de la quantité d'information contenue dans ladite zone. Ce mode de réalisation
_o permet d'adapter le sous-échantillonnage en fonction de l'image.
Dans un autre aspect, I'invention propose un procédé de transmission progressive d'une image numérique, comportant d'une part les mêmes étapes que le procédé de codage succinctement exposé ci-dessus et, d'autre part
l'étape de transmettre successivement les sous-plans d'indices ordonnés.
Pour mettre en oeuvre le procédé de transmission progressive, l'invention concerne également un dispositif de transmission progressive d'une image numérique, comportant les mêmes moyens que le dispositif de codage précédemment exposé, et comportant en outre un moyen pour transmettre
successivement les sous-plans d'indices ordonnés.
Les sous-plans d'indices ordonnés sont transmis vers un récepteur adapté. L'ordre des sous-plans d'indices transmis est déterminé pour que la construction de l'image à partir des sous-plans d'indices transmis soit efficace, c'est-à-dire permette une reconnaissance précoce de l'image en cours de
transmission progressive.
Dans un autre aspect de l'invention, un procédé de décodage d'une image numérique codée sous la forme de sous-plans d'indices par le procédé de codage selon l'invention, lesdits indices étant représentatifs de vecteurs de pixels de l'image, est caractérisé en ce qu'il comporte les étapes de: - construire une image partielle contenant des vecteurs identifiés par les 3 0 indices d'au moins un sous-plan d'indices, et des vecteurs inconnus,
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- estimer les vecteurs inconnus de l'image partielle au moyen des vecteurs identifiés, en des vecteurs estimés, et - construire une image intermédiaire contenant les vecteurs identifiés et
les vecteurs estimé.
Corrélativement, I'invention a trait à un dispositif de décodage d'une image numérique codée sous la forme de sous-plans d'indices, lesdits indices étant représentatifs de vecteurs de pixels de l'image, caractérisé en ce qu'il comporte: - un moyen pour construire une image partielle contenant des vecteurs l0 identifiés par les indices d'au moins un sous-plan d'indices, et des vecteurs inconnus, - un moyen pour estimer les vecteurs inconnus de l'image partielle au moyen des vecteurs identifiés, en des vecteurs estimés, et - un moyen pour construire une image intermédiaire contenant les
vecteurs identifiés et les vecteurs estimé.
Le dispositif de décodage met en oeuvre le procédé de décodage selon l'invention. Le dispositif et le procédé de décodage permettent d'obtenir les
avantages du dispositif et du procédé de codage précédemment exposés.
Avantageusement, les étapes de construire une image partielle, estimer les vecteurs inconnus et construire une image intermédiaire sont répétées pour chacun des sous-plans d'indices, et l'image partielle construite à une répétition pour un sous-plan d'indices contient les vecteurs des images partielles
précédemment construites et les vecteurs identifiés par les indices du sous-
plan d'indices de la répétition. Ainsi, l'image partielle construite contient de plus en plus de vecteurs à chaque répétition et se rapproche progressivement de
l'image complète à construire.
Selon une caractéristique de l'invention, l'étape de construire une image partielle comporte: 3 0 - construire un plan d'indices partiel contenant les indices d'au moins un sous-plan d'indices, - mémoriser le plan d'indices partiel construit, et - construire une image partielle contenant des vecteurs identifiés par les
indices du plan d'indices partiel, et des vecteurs inconnus.
Le plan d'indices partiel correspondant à une image partielle est mémorisé afin d'être utilisé pour construire un plan d'indices partiel suivant. En outre, l'étape d'estimer les vecteurs inconnus de l'image partielle comporte: - déterminer le nombre de vecteurs identifiés adjacents respectivement aux vecteurs inconnus, - estimer des premiers vecteurs inconnus dont le nombre de vecteurs identifiés adjacents est maximal en des vecteurs estimés, et - répéter les étapes de déterminer le nombre de vecteurs identifiés et d'estimer les premiers vecteurs inconnus en considérant les vecteurs
précédemment estimés comme identifiés.
Les vecteurs inconnus dont le nombre de vecteurs identifiés adjacents est maximal sont les vecteurs inconnus qui sont le plus précisément estimés en
raison de la plus grande quantité d'information disponible pour les estimer.
En pratique, l'étape d'estimer les vecteurs inconnus de l'image partielle comporte: - déterminer l'un desdits vecteurs estimés en maximisant la probabilité
pour que ledit vecteur estimé soit adjacent à au moins un vecteur identifié.
Dans un autre aspect de l'invention, un procédé de réception d'une image numérique transmise sous la forme de sous-plans d'indices successifs, lesdits indices étant représentatifs de vecteurs de pixels de l'image, est caractérisé en ce qu'il comporte les étapes de: - recevoir au moins un sous-plan d'indices, - construire une image partielle contenant des vecteurs identifiés par les indices dudit au moins un sous-plan d'indices, et des vecteurs inconnus, - estimer les vecteurs inconnus de l'image partielle au moyen des 3 0 vecteurs identifiés, en des vecteurs estimés, et
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- construire une image intermédiaire contenant les vecteurs identifiés et
les vecteurs estimés.
Corrélativement, I'invention concerne un dispositif de réception d'une image numérique transmise sous la forme de sous-plans d'indices successifs, lesdits indices étant représentatifs de vecteurs de pixels de l'image, caractérisé en ce qu'il comporte: - un moyen pour recevoir au moins un sous-plan d'indices, - un moyen pour construire une image partielle contenant des vecteurs identifiés par les indices dudit au moins un sous-plan d'indices, et des vecteurs inconnus, - un moyen pour estimer les vecteurs inconnus de l'image partielle au moyen des vecteurs identifiés, et - un moyen pour construire une image intermédiaire contenant les
vecteurs identifiés et les vecteurs estimés.
Les caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront plus clairement à la lecture de plusieurs modes de réalisations illustrés par les dessins annexés, dans lesquels: - la figure 1 est un bloc diagramme d'un mode de réalisation d'un 2 0 dispositif de transmission progressive d'image numérique selon l'invention, - la figure 2a représente schématiquement une image numérique à transmettre par le dispositif de la figure 1, - la figure 2b représente schématiquement une image divisée en vecteurs dans le dispositif de la figure 1, - la figure 3a représente un plan d'indices construit dans le dispositif de la figure 1, - la figure 3b représente un sous- plan d'indices construit dans le dispositif de la figure 1, - la figure 4 représente un mode de réalisation d'un algorithme de 3 o codage d'image numérique selon l'invention,
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- la figure 5 représente des sous-plans d'indices ordonnés selon l'invention, - la figure 6 est un bloc diagramme d'un mode de réalisation d'un dispositif de décodage d'image numérique selon l'invention, - la figure 7 représente un plan d'indices partiel construit dans le dispositif de la figure 6, et - la figure 8 représente un mode de réalisation d'un algorithme de
décodage d'image numérique selon l'invention.
En référence à la figure 1, un dispositif de transmission progressive d'image numérique selon l'invention comporte une source d'image 1, un codeur d'image 2 et un circuit de transmission 3. Le codeur d'image 2 comporte
schématiquement un circuit de compression de données 20, un circuit de sous-
échantillonnage 24 et un circuit de multiplexage 25.
La source d'image 1, le circuit de compression de données 20 et le
circuit de transmission 3 sont classiques.
La source d'image 1 est un dispositif pour générer une suite d'échantillons numériques représentant une image. La source 1 comporte une mémoire d'image et fournit un signal numérique d'image SI à l'entrée du codeur 2 o d'image 2. Le signal d'image SI est une suite de mots numériques, par exemple des octets. Chaque valeur d'octet représente un pixel d'une image IM à 256
niveaux de gris, ou image noir et blanc.
L'image IM représentée à la figure 2a est une matrice à L lignes et C colonnes comportant L.C pixels P1,1 à PLc, L et C étant des entiers par exemple égaux à 512. Le circuit de division 21 divise l'image IM par bloc, ou vecteur, en une image divisée IMD montrée à la figure 2b. L'image IMD comporte M.N vecteurs V11 à VMN, o M et N sont des entiers. Un vecteur quelconque Vmn, avec m compris entre 1 et M et n compris entre 1 et N, est un bloc rectangulaire de pixels adjacents de l'image IM. Le vecteur Vmn a une
o taille prédéterminée, par exemple 4x4 pixels.
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En référence de nouveau à la figure 1, le circuit de compression de données 20 comporte un circuit de division 21 à partir d'une entrée de signal numérique d'image reliée à la source d'image 1. Une sortie du circuit de division 21 est reliée à une première entrée d'un circuit de quantification vectorielle 22. Une mémoire de dictionnaire de vecteurs de code 23 a une
sortie reliée à une seconde entrée du circuit de quantification vectorielle 22.
La mémoire de dictionnaire de vecteurs de code 23 contient D vecteurs de code prédéterminés VC1 à VCD de même dimension que les vecteurs V,11 à VMN, o D est un entier valant par exemple 256, 512 ou 1024. Un vecteur de _o code VCd, avec d compris entre 1 et D, est repéré par un indice ou adresse Ad
de vecteur de code dans la mémoire de dictionnaire de vecteur 23.
Le circuit de division 21 fournit l'image divisée IMD sous la forme d'une suite des vecteurs V,11 à VM,N au circuit de quantification vectorielle 22. Le circuit de quantification 22 compare le vecteur Vmn à tous les vecteurs de code VC1 à VCD pour identifier le vecteur de code le plus ressemblant au vecteur Vmn. La comparaison est une mesure de distorsion dans l'espace des vecteurs par exemple par calcul du carré de la distance euclidienne entre les vecteurs comparés. Si le vecteur de code VCd est le plus ressemblant au vecteur Vmn, le circuit de quantification vectorielle 22 délivre en sortie l'indice Ad. L'image IM est ainsi compressée en une autre image PI, dite image des indices ou plan des indices, contenant les indices des vecteurs de code identifiés par le circuit
de quantification 22.
Comme déjà précisé, la source d'image 1 et le circuit de compression de
données 20 sont classiques.
Selon l'invention, une sortie du circuit de quantification vectorielle 22 est reliée à une entrée du circuit de sous-échantillonnage 24 dont une sortie est reliée au circuit de multiplexage 25. Une sortie du circuit de multiplexage 25 est
reliée au circuit de transmission 3.
Le plan des indices PI est sous-échantillonné d'un facteur prédéterminé entier F par le circuit de sous-échantillonnage 24. En référence à la figure 3a, le facteur F est égal à 9. Le plan des indices PI est divisé en B blocs d'indices il 2750280 BLI1 à BLIB, B étant un entier. Un bloc quelconque BLlb, avec b compris entre
1 et B, est un bloc carré contenant neuf indices adjacents du plan d'indices PI.
Pour la clarté de la description, les indices du bloc d'indices BLIb sont repérés
INb,l à INbF = INb,g9 Le plan des indices PI est sous- échantillonné en F=9 sous-plans d'indices SPI1 à SPIF = SPI9. Les sous- plans d'indices sont disjoints deux à
deux et la réunion des sous-plans d'indices est égale au plan d'indices.
Selon la figure 3b, un sous-plan SPIf, avec f entier compris entre 1 et F, contient les B indices IN1,f à INBf de chacun des blocs d'indices BLI1 à BLIB. En o d'autres termes, le sous-plan d'indices SPIf contient des indices sélectionnés selon une première période spatiale égale à 3 suivant les lignes du plan d'indices et selon une seconde période spatiale égale à 3 suivant les colonnes
du plan d'indices. Les périodes spatiales dépendent du facteur de sous-
échantillonnage F.
Le circuit de sous-échantillonnage 24 fournit successivement les sous-
plans d'indices SPI1 à SPIF = SPI9 au circuit de multiplexage 25. Pour chaque image, le circuit de multiplexage 25 mémorise les sous-plans d'indices puis les réordonne selon un ordre prédéterminé, par exemple SPI1, SPI5, SPI9, SPI2, SPI6, SPI7, SPI3, SPI4 et SPI8. Comme exposé plus loin, I'ordre est déterminé pour équirépartir au maximum les indices transmis, de manière à améliorer la reconstruction de l'image au cours de la transmission progressive. Le circuit de multiplexage 25 fournit les sous-plans d'indices réordonnés au circuit de
transmission 3.
Le circuit de transmission 3 transmet de manière classique l'image codée sous la forme des sous-plans d'indices réordonnés vers un dispositif de réception exposé dans la suite. Le circuit 3 comporte notamment des circuits de
codage et/ou de modulation du signal à transmettre.
En variante, le circuit de transmission est remplacé par un circuit de mémorisation de l'image codée sous la forme des sous-plans d'indices
3 0 réordonnés.
En référence à la figure 4, un algorithme de codage d'image selon
l'invention comporte quatre étapes E1 à E4 mises en oeuvre dans le codeur 2.
L'algorithme code les images fournies par la source d'image 1. Le codage est
réalisé image par image.
Les étapes E1 et E2 réalisent la compression de l'image IM. A l'étape El, l'image IM est divisée en les M.N vecteurs V1,1 à VMN comme représenté à la figure 2b. L'étape E2 est la quantification vectorielle des vecteurs V,1 à VMN de l'image IM, à l'aide du dictionnaire 23 des vecteurs de code VC1 à VCD auxquels sont respectivement associés les indices A1 à AD. L'étape E2 a pour
l0 résultat le plan des indices PI.
Le plan des indices PI est sous-échantillonné à l'étape E3 pour produire
les F sous-plans d'indices SPI1 à SPIF comme montré aux figures 3a et 3b.
A l'étape E4, les sous-plans d'indices associés à l'image IM sont multiplexés pour être réordonnés selon un ordre prédéterminé. L'ordre
prédéterminé correspond à un ordre de transmission des sous-plans d'indices.
L'algorithme de codage est suivi par une étape E5 de transmission des sous-
plans d'indices ordonnés. La transmission est réalisée de manière classique, vers un récepteur distant. En variante, les sous-plans d'indices ordonnés à
l'étape E4 sont mémorisés, par exemple pour être transmis ultérieurement.
Les sous-plans réordonnés sont illustrés à la figure 5 et sont transmis
progressivement vers un dispositif de réception d'image exposé dans la suite.
La transmission d'un sous-plan est une étape de la transmission progressive. A chaque étape de la transmission progressive, un nombre limité d'indices égal au nombre d'indices d'un sous-plan d'indices est transmis et toute l'information
relative à un indice, c'est-à-dire à un vecteur de l'image, est transmise.
Le premier sous-plan transmis SPI1 contient l'indice le plus à gauche et le plus haut IN1,1 à INB,1 de chacun des B blocs d'indices BLI1 à BLIB correspondant à l'image IM. Le second sous-plan transmis SPI5 contient l'indice le plus voisin selon une direction diagonale descendante de chacun des indices 3 o du premier sous-plan SPI1 et ainsi de suite. Un indice quelconque du sous-plan
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d'indices SPI5 est décalé de une ligne et une colonne par rapport à un indice du
sous-plan d'indices adjacent SPI1.
Dans l'exemple choisi o les blocs d'indices BLI, à BLIB sont des carrés de neuf indices, les sous-plans d'indices SPI1,, SPI5 et SPI9 définissent un premier groupe de lignes diagonales du plan d'indices PI associé à l'image IM. De même, les sous-plans d'indices SPI2, SPI6 et SPI7 définissent un second groupe de lignes diagonales du plan d'indices PI. Enfin, les sous-plans d'indices SPI3, SPI4 et SPI8 définissent un troisième et dernier groupe de
lignes diagonales du plan d'indice PI.
0o La transmission des sous-plans d'indices en intervertissant l'ordre des groupes de lignes diagonales précédemment définis, par exemple second,
premier puis troisième groupe, est équivalente à la transmission décrite.
De même, dans un groupe de lignes diagonales donné, I'ordre de
transmission des sous-plans peut être interverti pour un résultat équivalent.
Ainsi, un grand nombre d'ordres de transmission de sous-plans sont équivalents. Selon une variante de réalisation, I'ordre de transmission progressive des sous-plans ne correspond pas à des diagonales du plan d'indices, mais à un pavage progressif, par exemple SPI1, SPI6, SPI8, SPI2, SPI9, SPI4, SPI5,
SPI3 et SPI7.
Pour d'autres nombres de sous-plans d'indices dans le plan d'indices, c'est-à-dire pour d'autres valeurs de F, I'ordre de transmission progressive sera différent. Dans tous les cas, I'ordre est déterminé pour que les indices successivement transmis soient le plus possible équirépartis dans le plan
d'indices.
En référence à la figure 6, un dispositif de réception selon l'invention reçoit des images codées sous la forme de sous-plans d'indices et transmises
progressivement par le dispositif de la figure 1.
Le dispositif de réception comporte un récepteur 4, un décodeur 5 et un circuit d'exploitation d'images décodées 6, par exemple un microordinateur
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pourvu d'un écran de visualisation d'image. Le récepteur 4 et le circuit
d'exploitation d'images décodées 6 sont classiques.
Selon l'invention, le décodeur 5 comporte un circuit de construction de plan d'indices partiel 51 dont une sortie est reliée à une première entrée d'un circuit de construction d'image partielle 52. Le récepteur 4 applique successivement des sous-plans d'indices reçus au circuit de construction de plan d'indices partiel 51. Les sous-plans d'indices reçus sont supposés être respectivement identiques aux sous-plans d'indices
SPI1 à SPI9 délivrés par le circuit de multiplexage 25 du codeur 2.
A une étape quelconque de la transmission progressive des sous-plans d'indices SPI1 à SPI9 correspondant à l'image IM, le circuit de construction de plan d'indices partiel 51 mémorise un sous-plan d'indices reçu SPIl, avec i entier compris entre 1 et 9, et construit un plan d'indices partiel PPj, avec j entier compris entre 1 et 9, contenant les indices des sous-plans d'indices reçus depuis la première étape de la transmission progressive jusqu'à l'étape considérée. Ainsi, à la première étape de transmission progressive, le plan partiel PP1 contient les indices du premier sous-plan d'indices transmis, par
exemple le sous-plan d'indices SPI1.
Comme représenté à la figure 7, à la seconde étape de transmission 2 0 progressive, le plan d'indices partiel PP2 contient les indices des deux premiers sous-plans transmis SPI1 et SPI5. Le plan d'indices partiel PP2 contient les couples d'indices IN1,1 et IN1,5, IN2,1 et IN25 et d'une manière générale INb,1 et INb5, jusqu'au couple INB,1 et INB,5. A la neuvième étape de transmission
progressive, le plan d'indices partiel PP9 contient tous les indices du plan PI.
Le circuit de construction de plan d'indices partiel 51 fournit successivement les plans d'indices partiels PP1 à PP9 au circuit de construction
d'image partielle 52. Une sortie d'un dictionnaire de vecteurs de code 53 est reliée à une
seconde entrée du circuit de construction d'image partielle 52. Le dictionnaire 3 0 de vecteurs de code 53 est identique au dictionnaire de vecteur de code 23 du codeur 2. Une sortie du circuit de construction d'image partielle 52 est reliée à
1 5 2750280
une entrée d'un circuit d'estimation de vecteur 54 dont une sortie est une sortie
du décodeur 5.
Le dictionnaire de vecteur de code 53 contient les vecteurs de code VC1 à VCD associés à leurs indices respectifs A1 à AD. Le circuit de construction d'image partielle 52 identifie le vecteur de code VCd correspondant à chacun
des indices contenus dans le plan d'indices partiel PPj fourni par le circuit 51.
Les vecteurs de code identifiés sont mémorisés et forment une image partielle
IPj qui est fournie au circuit d'estimation 54.
Ainsi, pour le premier plan d'indices partiel PP1, le circuit 52 identifie et o mémorise les vecteurs de code correspondant aux indices du plan d'indices partiel PP1. Les vecteurs de code identifiés déterminent une première image partielle IP1 qui contient un neuvième des vecteurs de l'image complète à reconstituer IR. Ensuite, pour le second plan d'indices partiel PP2, le circuit 52 identifie et mémorise les vecteurs de code correspondant aux indices du plan i5 d'indices partiel PP2. Les vecteurs de code identifiés correspondant au plan d'indices partiel PP2 déterminent une seconde image partielle IP2 qui contient deux neuvièmes des vecteurs de l'image complète à reconstituer IR. Enfin, pour le neuvième plan d'indices partiel PP9, le circuit 52 identifie et mémorise
les vecteurs de code correspondant aux indices du plan d'indices partiel PP9.
Les vecteurs de code identifiés correspondant au plan d'indices partiel PP9 déterminent une neuvième image IP9 qui est l'image complète à reconstituer IR. Le circuit de reconstruction d'image partielle 52 fournit successivement les images partielles IP1 à IP9 au circuit d'estimation 54. Après réception d'une image partielle IPj, le circuit 54 estime les vecteurs de l'image complète à reconstituer IR qui ne sont pas connus d'après l'image partielle IPj fournie par le circuit 52. Le circuit 54 forme alors une image intermédiaire ITj composée des vecteurs de l'image partielle IPj et des vecteurs estimés. L'image intermédiaire ITj est appliquée au circuit d'exploitation 6. Un utilisateur visualise
I'image intermédiaire ITj.
16 2750280
Ainsi, après avoir reçu l'image partielle IP1, le circuit 54 forme une image intermédiaire IT1 composée des vecteurs de l'image partielle IP1 et de vecteurs estimés. L'image intermédiaire IT1 contient donc un neuvième des vecteurs de l'image complète IR et huit neuvièmes de vecteurs estimés. Le fonctionnement du circuit d'estimation 54 est décrit plus en détail dans la suite. En référence à la figure 8, un algorithme de décodage d'une image codée par l'algorithme de la figure 4 comporte huit étapes E10 à E17. Les étapes E10 à E17 sont parcourues successivement pour tous les sous-plans d'indices reçus SPI1 à SPI9 correspondants à l'image IM. L'algorithme de o décodage est mis en oeuvre dans le décodeur 5 et est précédé par une étape FER de réception d'un sous-plan d'indices réalisée dans le récepteur 4. En variante, l'étape ER est remplacée par l'extraction d'un sous-plan d'indices
dans une mémoire de sous-plan d'indices.
Le plan d'indices partiel PPj est construit à l'étape El10. Pour i égal à 1, le plan partiel PP1 contient les indices contenus dans le premier sous-plan d'indices transmis SPI1. Pour j compris entre 2 et 9, le plan d'indices partiel PI, est construit à partir du plan précédent PPj-1, complété avec les indices du
sous-plan dernièrement reçu SPli. Le plan d'indices partiel PPj est mémorisé.
A l'étape Ell, I'image partielle IPj est construite par identification des vecteurs de code mémorisés dans la mémoire de dictionnaire de codes 53, dont les indices sont contenus dans le plan d'indices partiel PPj. L'image
partielle IPj contient des vecteurs identifiés connus et des vecteurs inconnus.
Un vecteur inconnu VI de l'image partielle IPj est adjacent à zéro, un, deux, trois ou quatre vecteurs connus. Le nombre NB de vecteurs connus adjacents au vecteur inconnu VI est déterminé à l'étape E12. L'étape E13 vérifie si tous les vecteurs inconnus de l'image partielle IPj ont été testés à l'étape E12. Tant qu'il reste des vecteurs inconnus dont le nombre de vecteurs
connus adjacents n'est pas déterminé, I'algorithme retourne à l'étape E12.
Lorsque tous les vecteurs inconnus ont été testés, I'algorithme passe à l'étape E14 pour estimer un vecteur inconnu Vlmax tel que le nombre NB de
vecteurs connus adjacents au vecteur Vlmax est maximal.
1 7 2750280
Le vecteur inconnu Vlmax est estimé en un vecteur estimé VE en maximisant la probabilité pour que le vecteur estimé soit adjacent à au moins un vecteur connu adjacent au vecteur inconnu Vlnmax. Le vecteur estimé VE est sélectionné dans un ensemble prédéterminé de vecteurs, par exemple le dictionnaire 53. Pour cela, on considère les pixels de vecteur connu qui sont situés à la frontière entre les vecteurs connus adjacents au vecteur inconnu et ce dernier et on sélectionne le vecteur estimé VE de manière à minimiser la distorsion entre les pixels "de frontière" des vecteurs connus adjacents et les pixels "de frontière" du vecteur estimé VE. Le choix du vecteur estimé VE peut io être limité à des vecteurs dont la variance est inférieure à un seuil. Le vecteur
estimé VE est mémorisé.
L'étape E15 vérifie si tous les vecteurs inconnus Vlmax ont été estimés à l'étape E14, et l'algorithme retourne à l'étape E14 tant qu'il reste des vecteurs
inconnus Vlmax à estimer.
L'algorithme passe à l'étape E16 lorsque tous les vecteurs inconnus Vlmax sont estimés. Les vecteurs estimés VE sont alors considérés comme connus, au même titre que les vecteurs de l'image partielle IPj. L'algorithme vérifie à l'étape E16 s'il reste des vecteurs inconnus à estimer Vl dans l'image partielle IPj. Si tous les vecteurs inconnus n'ont pas été estimés, I'algorithme
retourne à l'étape E12 et les étapes E12 à E16 sont effectuées de nouveau.
Lorsque tous les vecteurs inconnus VI ont été estimés, I'image intermédiaire ITj est composée à l'étape E17 avec les vecteurs de l'image
partielle IPj et les vecteurs estimés VE.
Les étapes E10 à E17 sont effectuées pour chacun des sous-plans
d'indices SPI1 à SPI9 fournis au décodeur 5.
L'invention a été décrite pour une image à niveau de gris; en variante, l'invention s'applique à une image numérique en couleur. L'image en couleur est un ensemble de pixels respectivement définis par leurs composantes rouge, verte et bleue. Chaque composante de couleur d'un pixel est un mot binaire, par exemple un octet. L'image en couleur présente ainsi une structure analogue à trois images à niveaux de gris. L'image en couleur est codée par
18 2750280
trois codeurs parallèles, analogues au codeur 2 recevant chacun une composante de l'image couleur. Chaque composante est quantifiée vectoriellement. Des dictionnaires de vecteurs de code propres à chaque composante sont utilisés pour établir des plans d'indices respectifs, qui sont alors sous-échantillonnés en des sous-plans d'indices multiplexés. De même, les sous-plans d'indices relatifs à chacune des composantes de l'image en couleur sont décodés par trois décodeurs parallèles analogues
au décodeur 5.
Selon une autre variante, l'image en couleur est définie par sa luminance l0 et sa chrominance. La composante de luminance et les deux composantes de chrominance sont codées en parallèle par trois codeurs analogues au codeur 2, possédant chacun un propre dictionnaire de vecteurs de code. De préférence, le dictionnaire de vecteurs de code pour la luminance a une taille supérieure à celle des dictionnaires pour la chrominance. Ainsi, la composante de luminance est moins compressée que les composantes de chrominance. La
qualité perçue par l'oeil humain est améliorée lors de la restitution de l'image.
Les sous-plans d'indices relatifs à chacune des composantes de luminance et de chrominance de l'image en couleur sont décodés par trois
décodeurs parallèles analogues au décodeur 5.
L'invention s'applique également à d'autres types d'images en couleur, par exemple définies par des composantes d'intensité, de teinte et de saturation. Bien entendu, la présente invention n'est nullement limitée aux modes de réalisation décrits et représentés, mais englobe, bien au contraire, toute
variante à la portée de l'homme du métier.
Par exemple, le sous-échantillonnage n'est pas forcément uniforme pour
toute l'image, comme dans le mode de réalisation précédemment décrit.
Plusieurs zones de l'image peuvent être sous-échantillonnées selon leurs propres périodes spatiales selon les lignes et les colonnes du plan d'indices,
3 0 lesquelles périodes sont susceptibles d'être différentes d'une zone à l'autre.
Dans ce mode de réalisation, I'image est préalablement divisée en sous-
images disjointes deux à deux, et dont la réunion forme l'image initiale. Chaque sous-image est quantifiée en un plan d'indices, puis souséchantillonnée en des sous-plans d'indices comme une image indépendante, avec un nombre de sous-plans d'indices qui lui est propre et qui peut être différent de ceux des
autres sous-images de l'image.
Selon une première variante simple à mettre en oeuvre, le nombre de sousplan d'indices d'une sous-image est prédéterminé en fonction de l'emplacement de la sous-image dans l'image. Ainsi, en supposant que la plupart des images contiennent plus d'informations dans une zone centrale de l'image que dans des zones périphériques, le nombre de sous- plans d'indices
des sous-images situées au centre de l'image est plus petit que celui des sous-
images en bordure de l'image. Un faible nombre de sous-plans d'indices correspond à des petites périodes spatiales selon les lignes et les colonnes du s15 plan d'indices, et chaque sous-plan d'indices contient alors un grand nombre d'indices. Selon une seconde variante plus performante, le nombre de sous-plans d'indices de chaque sous-image est déterminé de manière adaptative en
fonction de la quantité d'information de la sous-image considérée.
Dans les deux cas, les sous-plans d'indices de toutes les sous-images de l'image considérée sont réordonnés avant d'être transmis de sorte que les
indices transmis soient équirépartis sur toute l'image, et non seulement sous-
image par sous-image, de manière à faciliter la reconnaissance précoce de
l'image dans sa globalité.
Le décodage d'une image codée selon ce mode de réalisation est analogue à celui précédemment décrit. Une zone de l'image transmise est d'autant plus rapidement reconstruite que le nombre de sous-plans d'indices qui lui est affecté est petit. La zone considérée est alors plus rapidement
reconnaissable au cours de la transmission progressive.
Claims (19)
1. Procédé de codage d'une image numérique (IM), comportant les étapes de: - diviser (El) I'image (IM) en des vecteurs (V1,1 à VMN) de taille prédéterminée, - sélectionner (E2) un vecteur de code (VCd) dans un dictionnaire de vecteurs de code (23) pour l'un des vecteurs (Vm,n) de l'image, chacun desdits vecteurs de code étant associé à un indice (Ad), remplacer (E2) ledit un des vecteurs (Vmn) de l'image par l'indice (Ad) associé au vecteur de code (VCd) sélectionné, et - répéter les étapes de sélectionner et remplacer pour tous les vecteurs de l'image afin de produire un plan d'indices (PI) représentatif de l'image, composé de lignes et de colonnes d'indices, caractérisé en ce qu'il comporte les étapes de: - sous-échantillonner (E3) ledit plan d'indices (PI) en un nombre prédéterminé (F) de sous-plans d'indices (SPI1 à SPIF) comportant respectivement des indices sélectionnés dans le plan d'indices, et ordonner (E4) les sous-plans d'indices (SPI1 à SPIF) selon un ordre prédéterminé.
2. Procédé de transmission progressive d'une image numérique, comportant les étapes de: - diviser (El) l'image (IM) en des vecteurs (V,1 à VM,N) de taille 2 5 prédéterminée, - sélectionner (E2) un vecteur de code (VCd) dans un dictionnaire de vecteurs de code (23) pour l'un des vecteurs (Vmn) de l'image, chacun desdits vecteurs de code étant associé à un indice (Ad), - remplacer (E2) ledit un des vecteurs de l'image par l'indice associé au vecteur de code sélectionné, et - répéter les étapes de sélectionner et remplacer pour tous les vecteurs (V11 à VMN) de l'image afin de produire un plan d'indices (PI) représentatif de l'image, composé de lignes et de colonnes d'indices, caractérisé en ce qu'il comporte les étapes de: - sous-échantillonner (E3) ledit plan d'indices (PI) en un nombre prédéterminé de sous-plans d'indices (SPI1 à SPIF) comportant respectivement des indices sélectionnés dans le plan d'indices, - ordonner (E4) les sous-plans d'indices selon un ordre prédéterminé, et
- transmettre (E5) successivement les sous-plans d'indices ordonnés.
l0
3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que les sous-
plans d'indices (SPI1 à SPIF) comprennent un nombre égal d'indices
équirépartis dans le plan d'indices (PI).
4. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en
ce que ledit ordre prédéterminé est tel que les indices de deux sousplans d'indices ordonnés successifs sont sensiblement équirépartis dans le plan d'indices.
5. Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que les sous-plans d'indices ordonnés selon ledit ordre prédéterminé sont tels qu'un premier indice de l'un des sous-plans d'indices ordonnés est décalé de une ligne et une 2 o colonne par rapport à un second indice d'un sous-plan d'indices ordonné
adjacent audit l'un des sous-plans d'indices ordonnés.
6. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en
ce que les sous-plans d'indices (SPI1 à SPIF) sont disjoints deux à deux et la
réunion des sous-plans d'indices est égale au plan d'indices.
7. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en
ce que chaque sous-plan d'indices (SPI1 à SPIF) comporte des indices sélectionnés dans le plan d'indices selon une première période spatiale suivant les lignes du plan d'indices et selon une seconde période spatiale suivant les
colonnes du plan d'indices.
3 0
8. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en
ce que des zones différentes de l'image sont traitées de manière à être sous-
échantillonnées avec des nombres respectifs de sous-plans d'indices qui leur
sont propres.
9. Procédé selon la revendication 8, caractérisé en ce que le nombre de sous-plans d'indices d'une zone de l'image est fonction de la quantité d'information contenue dans ladite zone.
10. Dispositif de codage d'une image numérique, comportant: - un moyen (21) pour diviser l'image (IM) en des vecteurs (V1,1 à VMN) de taille prédéterminée, - un moyen (23) pour mémoriser des vecteurs de code (VC1 à VCD) et des indices respectifs (A1 à AD), - un moyen (22) pour sélectionner des vecteurs de code (VCd) dans le moyen pour mémoriser (23) pour les vecteurs de l'image, respectivement, et pour remplacer les vecteurs de l'image par les indices des vecteurs de code sélectionnés respectifs, afin de produire un plan d'indices (PI) composé de lignes et de colonnes d'indices, caractérisé en ce qu'il comporte: - un moyen (24) pour sous-échantillonner ledit plan d'indices en un nombre prédéterminé (F) de sous-plans d'indices (SPI1 à SPIF) comportant respectivement des indices sélectionnés dans le plan d'indices, et - un moyen (25) pour ordonner les sous-plans d'indices (SPI1 à SPIF)
selon un ordre prédéterminé.
11. Dispositif de transmission progressive d'une image numérique, comportant: - un moyen (21) pour diviser l'image (IM) en des vecteurs (V1,1 à VM,N) de taille prédéterminée, - un moyen (23) pour mémoriser des vecteurs de code (VC1 à VCD) et des indices respectifs (A1 à AD), - un moyen (22) pour sélectionner des vecteurs de code dans le moyen pour mémoriser pour les vecteurs de l'image, respectivement, et pour 3o remplacer les vecteurs de l'image par les indices des vecteurs de code
23 2750280
sélectionnés respectifs, afin de produire un plan d'indices (PI) composé de lignes et de colonnes d'indices, caractérisé en ce qu'il comporte: - un moyen (24) pour sous-échantillonner ledit plan d'indices (PI) en un nombre prédéterminé de sous-plans d'indices (SPI1 à SPIF) comportant respectivement des indices sélectionnés dans le plan d'indices, - un moyen (25) pour ordonner les sous-plans d'indices selon un ordre prédéterminé, et - un moyen (3) pour transmettre successivement les sous- plans d'indices
l0 ordonnés.
12. Procédé de décodage d'une image numérique codée sous la forme de sous-plans d'indices (SPI1 à SPIF), lesdits indices étant représentatifs de vecteurs de pixels de l'image, caractérisé en ce qu'il comporte les étapes de: - construire (El0, El1) une image partielle (IPj) contenant des vecteurs identifiés par les indices d'au moins un sous-plan d'indices (SPI1), et des vecteurs inconnus (VI), - estimer (E12 à E16) les vecteurs inconnus de l'image partielle au moyen des vecteurs identifiés, en des vecteurs estimés (VE), et - construire (E17) une image intermédiaire (ITj) contenant les vecteurs
identifiés et les vecteurs estimés (VE).
13. Procédé de réception d'une image numérique transmise sous la forme de sous-plans d'indices successifs, lesdits indices étant représentatifs de vecteurs de pixels de l'image, caractérisé en ce qu'il comporte les étapes de: - recevoir (ER) au moins un sous-plan d'indices (SPli), - construire (El1) une image partielle (IPj) contenant des vecteurs identifiés par les indices dudit au moins un sous-plan d'indices, et des vecteurs inconnus (Vl), - estimer (E12 à E16) les vecteurs inconnus de l'image partielle au moyen des vecteurs identifiés, en des vecteurs estimés (VE), et construire (E17) une image intermédiaire (ITj) contenant les vecteurs
identifiés et les vecteurs estimés (VE).
14. Procédé selon la revendication 12 ou 13, caractérisé en ce que les étapes de construire (EO10, Ell) une image partielle, estimer (E12 à E16) les vecteurs inconnus et construire (El17) une image intermédiaire sont répétées pour chacun des sous-plans d'indices (SPli), et en ce que l'image partielle (IPj) construite à une répétition pour un sous-plan d'indices contient les vecteurs des images partielles précédemment construites et les vecteurs identifiés par les
indices du sous-plan d'indices de la répétition.
15. Procédé de décodage selon l'une quelconque des revendications 12 à
14, caractérisé en ce que l'étape de construire (E10, El) une image partielle (IPj) comporte: - construire (E10) un plan d'indices partiel (PPj) contenant les indices d'au moins un sous-plan d'indices, - mémoriser (E10) le plan d'indices partiel construit, et - construire (Ell) une image partielle (IPj) contenant des vecteurs identifiés par les indices du plan d'indices partiel (PI1), et des vecteurs inconnus (Vl).
16. Procédé selon l'une quelconque des revendications 12 à 15, caractérisé
en ce que l'étape d'estimer (E12 à E16) les vecteurs inconnus (Vl) de l'image partielle (IPj) comporte: - déterminer (El2, E13) le nombre (NB) de vecteurs identifiés adjacents respectivement aux vecteurs inconnus (Vl), - estimer (E14, E15) des premiers vecteurs inconnus (Vlmax) dont le nombre de vecteurs identifiés adjacents est maximal en des vecteurs estimés (VE), et - répéter (E16) les étapes de déterminer le nombre de vecteurs identifiés et d'estimer les premiers vecteurs inconnus en considérant les vecteurs
précédemment estimés comme identifiés.
17. Procédé selon l'une quelconque des revendications 12 à 16, caractérisé
en ce que l'étape d'estimer les vecteurs inconnus de l'image partielle comporte - maximiser la probabilité pour que chacun desdits vecteurs estimés soit
adjacent à au moins un vecteur identifié.
18. Dispositif de décodage d'une image numérique codée sous la forme de sous-plans d'indices (SPI1 à SPIF), lesdits indices étant représentatifs de vecteurs de pixels de l'image, caractérisé en ce qu'il comporte: - un moyen (51, 52, 53) pour construire une image partielle (IPj) contenant des vecteurs identifiés par les indices d'au moins un sous-plan d'indices (SPli), et des vecteurs inconnus (VI), - un moyen (54) pour estimer les vecteurs inconnus (VI) de l'image partielle au moyen des vecteurs identifiés, en des vecteurs estimés (VE), et - un moyen (54) pour construire une image intermédiaire (ITj) contenant
les vecteurs identifiés et les vecteurs estimé.
19. Dispositif de réception d'une image numérique transmise sous la forme de sous-plans d'indices successifs, lesdits indices étant représentatifs de vecteurs de pixels de l'image, caractérisé en ce qu'il comporte: - un moyen (4) pour recevoir au moins un sous-plan d'indices, - un moyen (51, 52, 53) pour construire une image partielle (IPj) contenant des vecteurs identifiés par les indices dudit au moins un sous-plan d'indices, et des vecteurs inconnus (VI), - un moyen (54) pour estimer les vecteurs inconnus de l'image partielle au moyen des vecteurs identifiés, en des vecteurs estimés, et - un moyen (54) pour construire une image intermédiaire (ITj) contenant
les vecteurs identifiés et les vecteurs estimés.
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| PRATT: "Digital Image Processing", PAGES 662-666 ET 707, 1978, XP002028501 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP0814613A1 (fr) | 1997-12-29 |
| US5978517A (en) | 1999-11-02 |
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