FR2805429A1 - Procede de controle de la qualite numeriques distribuees par detection de faux contours - Google Patents
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Abstract
L'invention concerne un procédé de contrôle de la qualité d'images numériques codées par blocs de pixels dans lesquels un phénomène de faux contours est susceptible d'être engendré à la reconstruction.Le procédé consiste à calculer (A) un vecteur vitesse moyen d'image pour des éléments d'images représentés par au moins une composante de luminance ou de chrominance, puis à détecter (B) dans au moins une direction de référence de chaque image courante In un effet de faux contour sur critère de discrimination de la différence de composantes de luminance ou de chrominance entre pixels voisins de groupes de pixels adjacents, et (C) à calculer un coefficient de visibilité Kv d'au moins une image courante In à partir de la valeur du vecteur vitesse moyen d'image et de critères psychovisuels relatifs à l'existence de l'effet de faux contours dans la direction de référence.Application au contrôle en temps réel de la qualité d'images numériques distribuées.
Description
l
PROCÉDÉ DE CONTROLE DE LA QUALITÉ
D'IMAGES NUMERIQUES DISTRIBUEES PAR DÉTECTION
DE FAUX CONTOURS
L'invention concerne un procédé de contrôle de la qualité d'images numériques distribuées par détection et
mise en évidence des faux contours.
Les processus de codage employés de nos jours dans les services de transmission d'images vidéo numériques ont permis de réduire de manière significative la quantité
d'informations à transmettre.
En contre partie, cette réduction d'informations entraîne une perte irrémédiable de la qualité de l'image reçue et reconstituée, par rapport à l'image source. L'importance des défauts ainsi engendrés dépend à la fois du débit alloué au codeur et de la complexité de l'image, cette complexité étant définie en termes de mouvement, de
luminosité et de texture notamment.
Pour des raisons techniques ou de responsabilité de prestation de télédiffusion, il est nécessaire d'évaluer de façon continue le niveau de qualité du signal vidéo
numérique transmis.
Des méthodes d'évaluation subjectives, appréciation par un
opérateur humain, sont actuellement largement utilisées.
Ces méthodes sont lourdes à mettre en ouvre et ne sont pas
toujours totalement fiables.
En conséquence, il est apparu souhaitable de
développer des méthodes de mesure automatique.
Parmi les méthodes de mesure automatique précitées, une première solution retenue consiste en une analyse différentielle entre une image de référence et l'image à évaluer, en tenant compte du système visuel de perception humaine. Cette solution s'avère toutefois peu pratique, car il est nécessaire de disposer de l'image de
référence à la réception.
Une deuxième solution envisageable est basée sur la connaissance a priori des défauts engendrés par la chaîne de codage/décodage, afin de permettre, par des méthodes statistiques, d'apprécier le niveau de qualité du
signal, en mesurant le taux d'apparition de ces défauts.
Tel est le cas, en particulier, des défauts correspondant à un effet de faux contour, engendré sur
tout ou partie de l'image au cours du processus de codage.
Au cours du processus précité, lors d'un codage DCT (Transformée à base de Cosinus Discrète), l'image numérique à coder est tout d'abord découpée sous forme de blocs d'images, à partir d'une taille fixe. Ces blocs d'images sont ensuite codés et quantifiés. Lors du décodage de l'image, la distorsion spatiale entre blocs plus ou moins parfaitement reconstruits fait apparaître des effets de faux contours horizontaux et/ou verticaux, matérialisés de manière complète ou incomplète sur l'image
décodée reçue par une grille parasite.
Les techniques mises en oeuvre dans le cadre de la première solution retenue impliquent une évaluation subjective longue et coûteuse. En outre, les analyseurs de flux binaire actuels, nécessaires à l'analyse des images reçues, ne fournissent pas toutes les informations nécessaires pour contrôler la qualité visuelle perçue et le bon fonctionnement du service. En fait, peu de ces analyseurs sont capables de refléter la qualité finale
perçue des images reçues.
En ce qui concerne les techniques d'analyse différentielle, les modèles objectifs à base différentielle requièrent, ainsi que mentionné précédemment, la présence de l'image source non codée, à la réception. Pour cette raison, les séquences analysées sont nécessairement de courte durée, de l'ordre de la seconde, et ne sont donc pas représentatives du service évalué. Certains défauts échappent ainsi à l'analyse, des difficultés de synchronisation entre image source et image
codée subsistant, notamment.
Enfin, et en raison de la brièveté des séquences analysées, l'analyse conduite présente généralement un caractère discontinu, des erreurs importantes pouvant, de
ce fait, échapper à cette analyse.
En ce qui concerne les techniques mises en oeuvre dans le cadre de la deuxième solution, celles-ci
apparaissent encore peu développées.
Parmi ces techniques, on peut citer celle décrite par la demande de brevet EP 0 797 349. Dans ce document, la technique décrite a pour objet la mise en évidence d'un effet de bloc, à partir du calcul de gradient au moyen d'un filtre de Sobel, et ainsi obtenir un masque des contours global et local. Dans le procédé précité, la discrimination de l'effet de bloc, correspondant sensiblement à l'effet de faux contour, est effectuée à partir d'une information de faux contour appartenant à la
fenêtre de filtrage de dimension déterminée.
La présente invention a pour objet de remédier aux
inconvénients des techniques de l'art antérieur.
Un autre objet de la présente invention est la mise en oeuvre d'un procédé de contrôle de la qualité d'images numériques distribuées par détection de faux
contours permettant une mise en oeuvre en temps réel.
Un autre objet de la présente invention est la mise en ouvre d'un procédé sui generis de contrôle de la qualité d'images numériques distribuées, à partir d'une analyse statistique du contenu des images utiles d'une séquence vidéo numérique, en l'absence de toute référence à toute image source ou à toute dimension de bloc de
codage de cette image source.
Un autre objet de la présente invention est en outre la mise en ouvre d'un procédé de contrôle de la qualité d'images numériques distribuées par détection de faux contours autorisant un fonctionnement en ligne, en l'absence de toute perturbation de la prestation du
service de télédiffusion.
Un autre objet de la présente invention est enfin la mise en euvre d'un procédé de contrôle de la qualité d'images numériques distribuées par détection de faux contours permettant la mise en ouvre d'un service de
surveillance de la distribution d'images vidéo numériques.
Le procédé de contrôle de la qualité d'images numériques codées par blocs de pixels, objet de la présente invention, images dans lesquelles le processus de codage engendre, au décodage et à la reconstruction de l'image, un phénomène de faux contours, est remarquable en ce que, pour chaque image courante successive, il consiste à calculer un vecteur vitesse moyen d'image représentatif de la vitesse moyenne d'éléments d'images représentés par au moins l'une de leurs composantes de luminance, respectivement de chrominance, entre cette image courante et l'image précédente, détecter dans au moins une direction de référence de cette image courante un effet de faux contour sur critère de discrimination de la différence de composante de luminance, respectivement de chrominance, entre pixels voisins de groupes de pixels adjacents, calculer un coefficient de visibilité d'au moins une image courante à partir, d'une part, de la valeur du vecteur vitesse moyen d'image courante et, d'autre part, de critères psychovisuels relatifs à l'existence de l'effet de faux contour dans la direction
de référence.
Le procédé objet de la présente invention trouve application à la surveillance et à la gestion des opérations de télédiffusion et de distribution d'images
vidéo numériques, avec intervention en temps réel.
Il sera mieux compris à la lecture de la
description et à l'observation des dessins dans lesquels:
- la figure 1 représente, à titre non limitatif, un organigramme illustratif de la mise en euvre du procédé de contrôle de la qualité d'images numériques distribuées par détection de faux contours, objet de la présente invention; - les figures 2a à 2d sont relatives à des détails de mise en oeuvre d'un processus de calcul du vecteur vitesse moyen d'image spécifiquement adapté à la mise en oeuvre du procédé objet de la présente invention; - les figures 3a, 3b et 3c sont relatives à des détails de mise en oeuvre d'un processus spécifique de calcul de l'effet de faux contour dans une direction de référence de l'image; - les figures 4a et 4b sont relatives à des détails de mise en ouvre d'un processus spécifique de calcul d'un coefficient de visibilité en fonction du vecteur vitesse moyen d'image et de critères psychovisuels, pour une image ou un groupe d'images; - la figure 5 représente, à titre illustratif, un dispositif de contrôle de la qualité d'images numériques distribuées par détection de faux contours, conforme à
l'objet de la présente invention.
Une description plus détaillée du procédé de
contrôle de la qualité d'images numériques, objet de la présente invention, sera maintenant donnée en liaison avec
la figure 1 et les figures suivantes.
D'une manière générale, on rappelle que le procédé objet de la présente invention est applicable à tout signal numérique représentatif d'images successives notées In, In-1, O In-, représente l'image précédente et In représente l'image courante d'une succession d'images numériques. De manière classique, ces images numériques sont codées par blocs de pixels et le processus de codage est susceptible d'engendrer, au décodage et à la reconstruction de chaque image reçue après distribution, un phénomène de faux contours, les faux contours pouvant être représentés par une réticulation de l'image en forme de grille, complète ou incomplète, cette grille présentant sensiblement un maillage aux dimensions des blocs de
pixels ayant permis le codage de l'image à l'émission.
Pour une succession d'images donnée, et à partir d'un signal numérique S, ainsi que représenté en figure 1, support d'images successives In et In-, le procédé objet de la présente invention consiste, pour chaque image courante successive, à calculer, en une étape A, un vecteur vitesse moyen d'image représentatif de la vitesse moyenne d'éléments d'images représentés par au moins l'une de leurs composantes de luminance et/ou de chrominance. Le vecteur vitesse moyen d'image est calculé entre l'image courante In et l'image précédente In-1. Pour la mise en oeuvre de l'étape A précitée, le signal S peut être constitué par tout signal numérique de codage d'image et, en particulier, de manière non
limitative, par un signal vidéo numérique au format 4:2:2.
En effet, pour la mise en oeuvre du procédé objet de la présente invention, il suffit que le signal numérique support des images successives comporte des composantes du signal vidéo de luminance Y et de chrominance Cr, Cb de
type séparable.
Ainsi, le processus de calcul du vecteur vitesse moyen d'image à l'étape A, conforme à l'objet de la présente invention, peut être mis en oeuvre pour chacune des composantes de luminance et/ou de chrominance en parallèle, et les résultats des calculs peuvent alors être utilisés séparément ou en combinaison. L'utilisation séparée des résultats des calculs permet le cas échéant d'alléger la charge des calculs à effectuer, alors que l'utilisation en combinaison de ces derniers permet d'assurer une meilleure précision des valeurs
représentatives du vecteur vitesse moyen d'image précité.
A la fin de l'étape A, on dispose d'un vecteur vitesse moyen d'image, noté de manière générale pour l'une des composantes de luminance, respectivement de chrominance: VMn (In, In-1l) L'étape A est alors suivie d'une étape B consistant à détecter, par calcul, dans au moins une direction de référence de l'image courante In, un effet de faux contour. L'effet de faux contour précité est calculé sur critère de discrimination de la différence de composantes de luminance et/ou de chrominance entre pixels voisins de groupes de pixels adjacents en référence à la direction de référence précitée. L'effet de faux contour est noté EFCin pour un effet de faux contour constitué par une grille s'étendant sensiblement de manière totale ou partielle selon la direction du balayage lignes
successivement dans la direction verticale.
D'une manière générale, on indique que la direction de référence peut être constituée soit par la direction de balayage lignes, direction horizontale, et/ou par la direction de balayage de trames, direction
verticale, de l'image courante In.
L'étape B, et bien sûr l'étape A, sont alors suivies d'une étape C consistant à calculer un coefficient de visibilité pour au moins une image courante In à partir, d'une part, de la valeur du vecteur vitesse moyen d'image courante VMn(In,In-1), et, d'autre part, de critères psychovisuels relatifs à l'existence de l'effet de faux contour dans la direction de référence précitée,
c'est-à-dire à partir de la valeur EFCin.
Sur la figure 1, le coefficient de visibilité est noté Kv et la valeur de ce dernier sera explicitée
ultérieurement dans la description.
Alors que sur la figure 1, l'exécution des étapes A et B est représentée, à titre illustratif, de manière successive, l'ordre d'exécution de ces étapes peut être interverti. En outre, l'exécution de ces étapes peut être effectuée en parallèle, grâce à la mise en oeuvre d'une
exécution de tâches séparées.
Une description plus détaillée du procédé objet de
la présente invention sera maintenant donnée en liaison avec les figures 2a à 2d, 3a à 3c et 4a, 4b dans le cas non limitatif o l'étape A est mise en oeuvre à partir de la composante de luminance Y et o la direction de référence choisie est la direction verticale de balayage trames par exemple, afin de ne pas alourdir l'ensemble de
la description.
D'une manière générale, on rappelle que le procédé objet de la présente invention s'applique à des séquences d'images numériques successives In de taille NxM pixels o N désigne le nombre de lignes et M désigne le nombre de colonnes, X désignant la direction horizontale, Y la
direction verticale.
En ce qui concerne la mise en oeuvre de l'étape A de calcul du vecteur vitesse moyen d'image, on indique que, d'une manière classique, la détection de mouvement entre deux images successives, image courante In et image précédente In-1, peut être effectuée à partir d'une méthode connue en tant que telle, dite du block matching, cette méthode de détection de mouvement correspondant à celle préconisée par la norme MPEG- 2 par exemple. Le mode opératoire d'une telle méthode de détection de mouvement essentiellement appliquée afin de corriger l'affichage des images vidéo dynamiques, en particulier en ce qui concerne les composantes de chrominance, est très précis mais
coûteux en temps de calcul.
La présente invention a pour objet la mise en ouvre d'un processus spécifique de détection de mouvement entre deux images successives présentant un caractère simplifié mais également une plus grande rapidité de mise en ouvre, afin de calculer la vitesse moyenne entre deux
images sensiblement en temps réel.
Le processus de calcul de vitesse moyenne entre deux images spécifique à la mise en oeuvre du procédé objet de la présente invention permet de mettre en évidence le déplacement de blocs de pixels entre deux images successives, ce déplacement étant représenté par le module du vecteur déplacement horizontal et vertical entre deux images successives, l'image courante In et l'image
précédente In-1.
Le processus de calcul du vecteur vitesse moyen d'image spécifique précité sera maintenant décrit en
liaison avec les figures 2a à 2d.
En référence à la figure 2a, et afin d'assurer la mise en ouvre du processus de calcul spécifique du vecteur vitesse moyen d'image à l'étape A, l'image courante In est découpée en plusieurs blocs notés Bk,1 o 1 désigne l'adresse de ligne et k l'adresse de colonne du bloc considéré. De manière particulièrement avantageuse, les dimensions du bloc sont choisies en l'absence de toute relation avec les dimensions du bloc de codage à l'émission du signal numérique, afin d'éviter tout risque de corrélation entre le maillage des faux contours et le maillage de la division par blocs mis en euvre en liaison avec la figure 2a dans le cadre du procédé objet de la
présente invention.
Il A titre d'exemple non limitatif, la hauteur de chaque bloc Bk,1 peut être définie par un nombre entier de lignes L et la largeur du bloc précité peut être formée d'un nombre entier de colonnes C. A titre d'exemple non limitatif, la hauteur et la largeur de chaque bloc Bk,l peut être prise égale à 144 pixels. On comprend bien entendu que le découpage de l'image en blocs tel que représenté en figure 2a est réalisé de manière classique par mémorisation de l'ensemble des pixels d'image, et adressage successif aux adresses k, 1 définissant le bloc considéré. L'étape de subdivision de l'image courante est
représentée à l'étape A10 de la figure 2d.
Suite à cette subdivision, l'étape de calcul d'un vecteur vitesse moyen consiste à calculer pour chaque bloc de l'image courante In une valeur de composante moyenne de luminance et/ou de chrominance. L'étape de calcul
correspondante porte la référence All sur la figure 2d.
En référence à la figure 2b, le processus opératoire pour la mise en euvre de l'étape All est le suivant. La valeur de composante moyenne est définie par un vecteur de composantes ligne représentatif de la moyenne des valeurs des pixels d'images successifs constitutives des colonnes constituant ce bloc d'image, et par un vecteur de composantes colonne représentatif de la moyenne des valeurs des pixels d'images successifs constitutives des
lignes constituant ce même bloc d'image.
Ainsi, en référence à la figure 2b, pour chaque bloc Bk,1 de taille L lignes et C colonnes appartenant à l'image In, on calcule un vecteur ligne noté LMV et un vecteur colonne noté LMH tel que: * LMV est un vecteur ligne de taille C dont les composantes sont notées lmvj, je[1,C] et représentent la moyenne des luminances de la colonne j des pixels de valeur xi,j du bloc Bk,1 pour ie[1,L]. Chaque composante vérifie la relation (1): Relation 1 i=L Imvj =-zxi,j i=1 * LMH est un vecteur colonne de taille L dont les composantes sont notées lmhi, iE[l,L] et représentent la moyenne des luminances de la ligne i des pixels de valeur xij du bloc Bk,1 pour jE[1,C]. Chaque élément vérifie la relation (2): Relation 2 j=c
lmhi= C E=,j-
j=I Sur la figure 2b, on a représenté les vecteurs ligne LMV et colonne LMH obtenus à partir de la valeur des
pixels xij du bloc Bk,1 considéré.
L'étape All est alors suivie d'une étape A12 consistant à calculer, pour chaque bloc Bk,l, un vecteur mouvement de bloc noté VMk,1 à partir d'une composante de vecteur mouvement de bloc dans la première direction de référence et d'une composante de vecteur mouvement de bloc
dans la deuxième direction de référence.
Pour la mise en oeuvre de l'étape A12 précitée, celle-ci peut consister, ainsi que représenté en figure 2d, à calculer, pour le bloc considéré, un vecteur mouvement horizontal Mh, respectivement vertical Mv, à partir de la méthode des moindres carrés. Dans ce but, dans le bloc considéré Bk,1 de l'image courante In, on choisit un vecteur de recherche VRH de P pixels pris au centre du vecteur LMH et un vecteur de recherche VRV de Q pixels pris au centre du vecteur LMV précédemment décrit en liaison avec la figure 2b. La définition des vecteurs de recherche VRH et VRV est représentée à titre illustratif en figure 2c pour le seul vecteur LMV, vecteur ligne, afin de ne pas surcharger le dessin et la présente
description.
Dans le cas o la taille d'un bloc Bk,1 est 144x144 pixels, ainsi que mentionné précédemment dans la
description, on peut avantageusement par exemple prendre
P = Q = 80 pixels.
L'on recherche ensuite le déplacement du vecteur de recherche VRH dans le vecteur LMH du bloc Bk,1 considéré de l'image courante au sens des moindres carrés. Par convention, l'indice m désigne l'image sur laquelle le calcul de déplacement est effectué, cette image pouvant être décalée de quelques unités par rapport au rang n de l'image courante In. Le calcul du déplacement est effectué
au sens des moindres carrés précédemment mentionné.
On réalise ensuite la même opération pour le déplacement du vecteur de recherche VRV, ce mode opératoire n'étant pas représenté aux dessins, ainsi que
mentionné précédemment.
Suite aux opérations précitées, les valeurs du vecteur mouvement dans le sens vertical Mv, respectivement dans le sens horizontal Mh, sont obtenues grâce aux relations suivantes: Relations 3
2-C+P C-P
Mh=min{Sd} avec <d< -
d 2 2 i=(C+P)/2 Sd = E lmvi,m -Imvi+d,mJ i=(c-p)/2 On indique que la relation (3) précitée concerne la valeur du vecteur mouvement de bloc dans le sens horizontal Mh et que la valeur du vecteur mouvement de bloc dans le sens vertical Mv peut être obtenue à partir de la relation(3) par simple remplacement de h en v, de C en L et de P en Q. L'étape A12a est alors suivie d'une étape A12b pour la mise en oeuvre de l'étape A12 précédemment citée et représentée en figure 2d, l'étape A12b permettant d'effectuer un calcul du vecteur mouvement de bloc vérifiant la relation (4): Relation 4 VMk, I= Mv2 +Mh2 Le processus de calcul est répété pour chaque bloc Bk,1 par retour A13 au bloc suivant avec k=k+l ou 1=1+1 afin d'explorer tous les blocs en laquelle l'image
courante In a été subdivisée.
En ce qui concerne l'étape A12a, on rappelle que la méthode des moindres carrés utilisée permet d'établir chaque composante de vecteur de mouvement de bloc dans la première et la deuxième direction de référence comme la distance, en nombre de pixels dans chaque direction de référence, d'un groupe de pixels dont la différence de composante de luminance, respectivement de chrominance,
est minimale.
Suite à l'obtention du vecteur mouvement de bloc VMk,l pour chacun des blocs constitutifs de l'image courante, l'étape de calcul du vecteur vitesse moyen d'image consiste à calculer ce vecteur vitesse moyen d'image à l'étape A14 de la figure 2d comme la moyenne des vecteurs mouvement de bloc sur l'ensemble des blocs constitutifs de l'image courante I,. Le vecteur vitesse moyen d'image vérifie la relation (5): Relation 5
VMn VMkl -
k 1 Dans la relation précédente, on indique que NB représente
le nombre de blocs dans l'image.
Une description plus détaillée de la mise en oeuvre
du processus de calcul de l'effet de faux contour dans au moins une direction de référence, étape référencée B à la figure 1, sera maintenant donnée en liaison avec les
figures 3a, 3b et 3c.
Ainsi que représenté sur la figure 3a, l'étape B précitée peut comprendre avantageusement au moins une étape B10 consistant à calculer la valeur absolue de la différence des composantes de luminance, respectivement de chrominance, entre les pixels adjacents de chaque couple d'alignements successifs de pixels dans la direction de référence précitée, pour constituer une image de
différence, notée Dn, selon cette direction.
Dans le cadre des figures 3a, 3b et suivantes, la
description est donnée pour une détection des effets de
faux contours horizontaux sur l'image courante considérée.
Ainsi, à l'étape B10, pour obtenir l'image de différence Dn, on calcule la valeur absolue de la différence entre la valeur du pixel courant xi,j de la ligne de rang i de cette image courante et la valeur du pixel de la ligne précédente xi-,j de la même image courante In. La valeur absolue de cette différence vérifie la relation (6): Relation 6 dij = xi,j - Xi-l,j Suite à l'étape B10, on dispose ainsi d'une image de différence Dn de taille N-lxM o N-1 désigne le nombre de lignes et M désigne le nombre de colonnes de l'image
différence précitée.
L'étape B10 est alors suivie d'une étape Bll consistant à engendrer une image binaire, notée Bn, à
partir de l'image de différence Dn.
Pour engendrer l'image binaire Bn, à chaque point de cette image binaire est attribuée une valeur binaire déterminée si la valeur absolue de la différence dij est supérieure à un nombre déterminé q de niveaux de luminance, respectivement de chrominance, dans laquelle l'image courante In est codée, et si la même valeur absolue de la différence d ,j est supérieure aux valeurs absolues de la différence des composantes de luminance, respectivement de chrominance, d'un nombre h d'alignements
voisins de pixels selon la même direction de référence.
Ainsi, à l'étape Bll, l'attribution de la valeur 1 correspondant à la valeur binaire déterminée précitée du bit bi,j vérifie la relation (7): Relation 7 bij=1 si dij)q et Vh, 1<h<r, dijdi+hj bij =0 sinon Dans la relation précédente, on indique que q représente le nombre de niveaux de luminance, respectivement de chrominance, auxquels la valeur dij doit être supérieure, h désigne le rang de l'alignement voisin de pixels selon la même direction de référence et r le nombre maximum
d'alignements voisins de pixels pris en compte.
Dans un mode de réalisation préférentiel, on indique que q = 3, trois niveaux de luminance, respectivement de chrominance, lorsque l'image est codée
selon le format 4:2:2, r = 6 et h E[l,r].
Dans ces conditions, aux points ou bits bij de l'image binaire Bn est attribuée la valeur 1 lorsque la différence absolue courante est supérieure à trois niveaux 4:2:2 et que, pour toute colonne donnée de rang j de l'image différence D., la différence absolue courante dij est supérieure à la différence des alignements de pixels
pour les lignes comprises entre i+l et i+6.
A toute valeur de bit ou point bij est attribuée la valeur 0 sinon, c'està-dire si la première condition
de la relation (7) n'est pas vérifiée.
A la fin de l'étape Bll, on dispose ainsi d'une image binaire Bn, laquelle représente l'existence de faux
contours potentiels pour l'image courante In.
L'étape B de calcul des faux contours comporte également un processus de suppression des faux contours parasites dans l'image binaire Bn obtenue à l'issue de
l'étape Bll précédemment mentionnée.
Dans ce but, ainsi que représenté en figure 3b, à partir de l'ensemble des valeurs de bits bij de l'image binaire Bn en une étape de début B12, l'étape de calcul d'un effet de faux contour dans au moins une direction de référence de l'image courante consiste à attribuer une valeur binaire ri,j des points de l'image binaire
définitive de la façon ci-après.
Suite à un test B13 d'égalité de la valeur du bit bij à la valeur binaire représentative de l'absence de faux contour potentiel, soit la valeur 0 dans l'exemple donné précédemment, lorsque cette valeur binaire du bit bi, j est la valeur binaire complémentée, c'est-à-dire la valeur 0 représentative d'une absence de faux contour potentiel, au bit rij de l'image binaire définitive est attribuée la valeur du bit bi,j, c'est-àdire, dans le cas de l'exemple précédent, la valeur 0. Cette opération est représentée à l'étape B14 sur réponse positive au test B13 par la relation:
ri,j = bij = 0.
Au contraire, sur réponse négative au test B13, pour tout point appartenant à un alignement dans la direction de référence de l'image binaire Bn représentative de faux contour potentiel, et dont la valeur binaire est la valeur binaire représentative d'un faux contour potentiel, c'est-à-dire bij = 1, une procédure B15 d'interprétation du faux contour potentiel est alors lancée, à la valeur binaire finale ri,j étant attribuée la valeur 1 ou 0 représentative de l'existence d'un faux contour définitif, respectivement de l'absence de faux contour, en fonction de l'interprétation précitée.
Un mode de mise en oeuvre spécifique du processus d'interprétation du faux contour potentiel représenté à l'étape B15 de la figure 3b sera maintenant décrit en
liaison avec la figure 3c.
Selon la figure 3c précitée, l'étape d'interprétation du faux contour potentiel peut comprendre une étape de début B150 d'interprétation du faux contour potentiel à partir de la valeur de bit ou de point bi,j = 1. Cette étape est suivie d'une étape B151 consistant à discriminer, sur l'alignement dans la direction de référence et dans un alignement parallèle décalé de cet alignement d'un nombre k de points, un nombre 1 de points successifs dont la valeur binaire est égale à la valeur
binaire représentative d'un faux contour potentiel, c'est-
à-dire la valeur binaire 1.
L'étape B151 est suivie d'une étape B152 consistant à comparer, par un test de comparaison d'infériorité, le nombre 1 de points consécutifs à une
valeur de seuil L d'existence d'un faux contour.
Sur réponse positive au test B152, c'est-à-dire si le nombre 1 de points consécutifs est inférieur à la valeur de seuil L, on attribue, à une étape B153, à tout point de l'image binaire définitive, la valeur binaire complémentée, c'est-à-dire la valeur 0, représentative de l'absence de faux contour potentiel. Cette attribution est notée ri,j = 0. Le faux contour potentiel correspondant à
un faux contour potentiel parasite est alors supprimé.
Sur réponse négative au test B152, si, au contraire, le nombre 1 de points consécutifs est supérieur à la valeur de seuil L, l'étape de test B152 est alors suivie d'une étape B154 dans laquelle on calcule le rapport signal à bruit de chaque segment de points contenu dans une zone de l'image binaire représentative de faux contours potentiels, cette zone étant définie comme un bloc élémentaire dont le sommet correspond au point considéré d'adresse i,j et dont la dimension dans la
première et la deuxième direction de référence est Lxh.
D'une manière générale, on indique que le rapport
signal à bruit, désigné par Ti,j est défini comme suit.
On calcule une première quantité, vérifiant la relation (8): Relation 8 L H Mij = Y, bi+h,j+l 1=0 h=l et une deuxième quantité vérifiant la relation (9): Relation 9 L Sij = L(bi,j+l +bi+k,j+l) 1=0 Le rapport signal à bruit Ti,j est donné par le rapport de la première et la deuxième quantité:
Ti,j = Si,j / Mi,j.
Dans un mode de réalisation spécifique, on indique
que k avait la valeur 8, L la valeur 6 et H la valeur 7.
L'étape B154 précitée est alors suivie d'une étape de test B155 permettant de comparer la valeur du rapport signal à bruit à une valeur de seuil Ts. La comparaison
est une comparaison de supériorité.
Sur réponse positive à la comparaison à l'étape B155, c'est-à-dire si le rapport signal à bruit est supérieur à la valeur de seuil Ts, on attribue la valeur binaire représentative d'un faux contour à tout point de l'image binaire définitive appartenant au segment de longueur L dans la première direction de référence et à tout point de l'image binaire définitive appartenant à un segment parallèle de même longueur décalé de la valeur k dans la deuxième direction de référence. Cette opération, représentée à l'étape 156, vérifie la relation (10): Relation 10
Si Ti,j>TS VO <I<L rij+l = r+kj+l=1-
Sur réponse négative au test B155, la valeur du rapport signal à bruit étant inférieure à la valeur de seuil Ts, on attribue, à une étape B157, au point appartenant au segment de l'image binaire définitive la valeur binaire complémentée représentative de l'absence de faux contour, c'est-àdire la valeur binaire 0. Cette attribution vérifie la relation (11) ciaprès: Relation 11
Sinon VO 1< I<L rij+l= ri+k,J+l =0.
La condition Sinon désigne la non-vérification de la
condition de la relation (10).
Suite aux étapes B153, B156 et B157 au cours desquelles les faux contours potentiels ont été interprétés, soit comme faux contours parasites, soit comme faux contours définitifs, le procédé objet de la présente invention consiste alors à calculer, sur l'image binaire définitive Bn correspondant à l'image courante In, un coefficient représentatif de l'existence de faux contours, c'est-à-dire le coefficient EFCIn, par sommation de l'ensemble des valeurs binaires représentatives d'un faux contour, c'est-à-dire des valeurs binaires définitives rij disponibles à partir des étapes B153, B156 et B157. Le coefficient représentatif de l'existence de faux contour vérifie alors la relation (12): Relation 12
N-1 M-1
EFCI,n = E,ri, i=O j=0 Conformément au procédé de contrôle de la qualité d'images numériques objet de la présente invention, la valeur du vecteur vitesse moyen d'image représenté à l'étape A de la figure 1 et la valeur du coefficient représentatif de l'existence de faux contours obtenue suite à la mise en euvre de l'étape B de la même figure 1 permettent alors de calculer un coefficient de visibilité, le coefficient Kv précédemment introduit dans la
description.
D'une manière générale, ce coefficient peut être calculé pour au moins une image courante, mais, de préférence, pour une succession d'images courantes à partir, d'une part, de la valeur du vecteur vitesse moyen d'image courante précité et, d'autre part, de critères psychovisuels relatifs à l'existence de l'effet de faux contours.
La mise en ouvre d'une compensation spatio-
temporelle permettant de quantifier les critères psychovisuels relatifs à l'existence de l'effet de faux contours permet de donner une note de visibilité globale sur une séquence d'images, c'est-à-dire sur au moins une image, dans les conditions qui seront décrites ci-après en
liaison avec les figures 4a et 4b.
Pour le calcul du coefficient de visibilité Kv précité, le procédé objet de la présente invention peut, dans le cadre de la mise en ouvre de l'étape C, comporter une étape C10 consistant à prendre en considération Nb images successives, ces images successives étant notées
In-Nb à In.
A partir de la séquence d'images précitée, l'étape C10 est suivie d'une étape Cll consistant à calculer la vitesse moyenne d'ensemble pour cet ensemble déterminé d'images, cette vitesse moyenne d'ensemble étant définie comme la moyenne des vitesses moyennes de chaque image courante successive In-Nb à In- s5 Ainsi, la vitesse moyenne d'ensemble, notée Vmoy, vérifie la relation (13): Relation 13 V Nb Nb VMOY= Y VMn n=1 L'étape Cll peut alors être suivie d'une étape C12 consistant à calculer un effet de faux contour moyen pour cet ensemble déterminé d'images, l'effet de faux contour
moyen étant noté EFCmoy.
Par définition, l'effet de faux contour moyen est donné par la moyenne des coefficients représentatifs de l'existence de faux contours de chaque image courante successive. En conséquence, l'effet de faux contour moyen vérifie la relation (14): Relation 14 Nb EFCmoy = EFCIn En ce qui concerne la mise en oeuvre des critères psychovisuels, on indique, en référence à la figure 4b, que ceux-ci peuvent consister à déterminer la visibilité de l'effet de faux contour moyen vis-à-vis d'une valeur de seuil déterminée. Ainsi, en référence à la figure 4b précitée, suite à l'étape C12 après laquelle on dispose de la valeur de l'effet de faux contour moyen EFCmoy, l'application des critères psychovisuels peut consister à effectuer un test de comparaison C13 de la valeur de faux contour moyen précitée à une valeur de seuil déterminée,
notée EFCs.
Sur réponse positive à la comparaison de supériorité réalisée au test C13 de la valeur de faux contour moyen vis-à-vis de la valeur de seuil déterminée, l'effet de faux contour est déclaré visible pour la suite
d'images comportant Nb images successives à l'étape C14.
Au contraire, sur réponse négative à l'étape C13, l'effet de faux contour est déclaré invisible pour la
séquence de Nb images à l'étape C15.
On comprend ainsi que l'effet de faux contour moyen EFCmoy peut, en tant que tel, constituer le coefficient de visibilité d'au moins une image courante,
c'est-à-dire d'une séquence de Nb images successives.
Toutefois, et dans le mode de réalisation de la figure 4b, à ce coefficient de visibilité est préférentiellement associée une variable de type binaire représentative de l'existence d'un effet de faux contour visible pour la séquence d'images à l'étape C14, ou au contraire, d'un effet de faux contour invisible pour la même séquence
d'images à l'étape C15.
Dans un mode de réalisation préférentiel, on indique que la valeur de seuil EFCs déterminée est choisie comme le résultat d'une combinaison linéaire de la vitesse
moyenne d'ensemble Vmoy.
A titre d'exemple non limitatif, la valeur de seuil déterminée vérifie la relation (15) suivante: Relation 15 EFCS=a*Vmoy +b Des résultats expérimentaux ont montré qu'il était utile de fixer la valeur de a à la valeur de 200 et celle
de b à la valeur 500.
Ainsi, l'effet de faux contour moyen est visible si: EFCmoy > EFCs et l'effet de faux contour moyen est invisible lorsque:
EFCmoy < EFCs.
Un dispositif de contrôle de la qualité d'images numériques selon le procédé de la présente invention
précédemment décrit dans la description sera maintenant
décrit en liaison avec la figure 5.
En référence à la figure précitée, on indique que le dispositif de contrôle de la qualité d'images numériques, objet de la présente invention, comprend au moins un module 1 de conversion du signal vidéonumérique S/In,In- en un signal numérique de format spécialisé. A titre d'exemple non limitatif, on indique que le module 1 de conversion vidéo peut être réalisé au moyen d'un circuit décodeur IRD (Integrated Receiver Decoder) de qualité professionnelle recevant le signal vidéonumérique S/In,In-1 à partir d'une première entrée de type BIS, pour bande inter-satellite, ou à partir d'une entrée de type MPEG2 TS. Bien entendu, la mise en ouvre d'un tel module n'est pas indispensable en tant que telle, ce module pouvant être remplacé par un récepteur télécommandable par exemple, fournissant le signal au format 4:2:2. Le module de conversion 1 du signal vidéonumérique en un signal numérique de format spécialisé délivre ce signal au format
4:2:2.
En outre, le dispositif objet de la présente invention tel que représenté en figure 5 comprend un ensemble de type ordinateur portable comprenant au moins un module 2 d'acquisition des composantes de luminance Y respectivement de chrominance Cr, Cb, ce module 2 d'acquisition recevant le signal numérique de format spécialisé délivré par le module 1 de conversion du signal
vidéonumérique en signal numérique de format spécialisé.
Le module 2 d'acquisition des composantes de luminance Y respectivement de chrominance Cr, Cb délivre alors les composantes précitées. Ces composantes peuvent être
choisies ensemble ou séparément par commutation.
Le module 2 d'acquisition des composantes vidéofréquences est lui-même suivi d'un module 3 de détection de défaut de faux contours recevant les composantes vidéofréquences délivrées par le module 2 précité. Il permet de détecter l'effet de faux contours conformément au procédé objet de la présente invention précédemment décrit et ainsi de délivrer un signal de détection, correspondant au moins au calcul de l'effet de
faux contours dans au moins une direction de référence.
En outre, un module de gestion 4 du type interface homme machine reçoit le signal de détection et permet d'engendrer, par exemple, une représentation de l'effet de faux contours et de calculer le coefficient de visibilité Kv. Ainsi que représenté en figure 5, on indique que le dispositif objet de la présente invention peut comporter enfin un module 5 de calcul et de détection de paramètres complémentaires, ce module de calcul recevant le signal numérique au format spécialisé 4:2:2 délivré par le module 1 et délivrant un signal représentatif de paramètres complémentaires tels que valeurs du débit bits du signal vidéonumérique. Il est piloté par le module 3 de
détection de défauts de faux contours.
D'une manière générale, on indique que l'ensemble des modules 2, 3, 4 et 5 peut être réalisé par l'intermédiaire d'un micro-ordinateur, lequel pour cette raison est représenté en pointillés sur la figure 5. En particulier, le système de gestion du type plate-forme interface homme machine permet d'assurer un contrôle à distance du module 1 de conversion du signal vidéonumérique en un signal numérique de format spécialisé.
Ainsi, le système constitué par le micro-
ordinateur réalise le traitement des données, fournit les résultats et les ordonne tout en permettant la gestion des différents signaux à traiter par le module 1 de conversion
au format spécialisé.
Le module 2 d'acquisition des composantes de luminance Y et de chrominance Cr, Cb peut être réalisé par une carte dédiée de type PCI interconnectée au module 1 de conversion de format. Les données numériques fournies par le module 2, et donc par la carte de type PCI, sont traitées par le module 3 de détection de défauts, lequel bien entendu permet d'implémenter sous forme logicielle les différentes étapes du procédé objet de la présente invention telle que décrit précédemment dans la
description. La tâche de détection des faux contours peut,
ainsi que décrit précédemment, être répartie entre le
module 3 et le module 4.
A titre d'exemple non limitatif, l'ensemble des éléments logiciels correspondants peut être implanté en mémoire morte, appelé en mémoire vive du micro-ordinateur et commandé à partir du module de gestion 4 constituant
l'interface homme machine IHM précité.
L'ensemble des éléments logiciels précités permet de détecter dans le signal vidéonumérique constitué par des images numériques codées par blocs de pixels, dans lesquelles le processus de codage engendre au décodage et à la reconstruction de l'image un phénomène de faux contours, le phénomène de faux contours, par les opérations consistant, pour chaque image courante successive, à calculer un vecteur vitesse moyen d'image représentatif de la vitesse moyenne d'éléments d'images représentés par au moins l'une de leur composante de luminance ou de chrominance, entre cette image courante et l'image précédente, à détecter dans au moins une direction de référence de l'image courante un effet de faux contour sur critère de discrimination de la différence de luminance ou de chrominance entre pixels voisins de groupes de pixels adjacents, et à calculer un coefficient de visibilité d'au moins une image courante à partir, d'une part, de la valeur du vecteur vitesse moyen d'image courante, et, d'autre part, de critères psychovisuels relatifs à l'effet de faux contour dans la direction de
référence.
Claims (12)
1. Procédé de contrôle de la qualité d'images numériques codées par blocs de pixels, dans lesquelles le processus de codage engendre au décodage et à la reconstruction de l'image un phénomène de faux contours, caractérisé en ce que celui-ci consiste, pour chaque image courante successive: - à calculer un vecteur vitesse moyen d'image représentatif de la vitesse moyenne d'éléments d'images représentés par au moins l'une de leur composante de luminance, respectivement de chrominance, entre cette image courante et l'image précédente; - à détecter dans au moins une direction de référence de ladite image courante un effet de faux contour sur critère de discrimination de la différence de composante de luminance respectivement de chrominance entre pixels voisins de groupes de pixels adjacents; - à calculer un coefficient de visibilité d'au moins une image courante à partir, d'une part, de la valeur du vecteur vitesse moyen d'image courante et, d'autre part, de critères psychovisuels relatifs à l'existence de l'effet de faux contour dans ladite direction de référence.
2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite au moins une direction de référence est constituée par la direction de balayage ligne horizontale et/ou la direction de balayage trame verticale de ladite
image courante.
3. Procédé selon l'une des revendications 1 ou 2,
caractérisé en ce que ladite étape de calcul d'un vecteur vitesse moyen consiste: - à subdiviser ladite image courante en blocs adjacents d'image, chaque bloc d'image étant défini par un nombre déterminé de lignes et de colonnes de pixels d'image; - à calculer pour chaque bloc de cette image courante une valeur de composante moyenne de luminance respectivement de chrominance, ladite valeur de composante moyenne étant définie par un vecteur de composante ligne représentatif de la moyenne des composantes des pixels d'image successifs constitutifs des colonnes constituant ce bloc d'image et par un vecteur de composante colonne représentatif de la moyenne des composantes des pixels d'images successifs constitutifs des lignes constituant ce même bloc d'image; - à calculer pour chaque bloc un vecteur mouvement de bloc, à partir d'une composante de vecteur mouvement de bloc dans la première direction de référence et d'une composante de vecteur mouvement de bloc dans la deuxième direction de référence, chaque composante de vecteur mouvement de bloc dans la première respectivement la deuxième direction de référence étant établie comme la distance en nombre de pixels dans chaque direction d'un groupe de pixels dont la différence de composante de luminance respectivement de chrominance est minimale; - à calculer ledit vecteur vitesse moyen d'image comme la moyenne desdits vecteurs mouvement de bloc sur l'ensemble des blocs constitutifs de ladite image courante.
4. Procédé selon l'une des revendications 1 à 3,
caractérisé en ce que ladite étape consistant à détecter dans au moins une direction de référence de ladite image courante un effet de faux contour consiste au moins: - à calculer la valeur absolue de la différence des composantes de luminance, respectivement de chrominance entre les pixels adjacents de chaque couple d'alignements successifs de pixels dans cette direction de référence, pour constituer une image de différence selon cette direction de référence; - à engendrer une image binaire, à partir de ladite image de différence, à chaque pixel étant attribuée une valeur binaire déterminée si ladite valeur absolue de la différence est supérieure aux valeurs absolues de la différence des composantes de luminance, respectivement de chrominance d'un nombre h d'alignements voisins de pixels selon la même direction de référence et une valeur binaire complémentée étant attribuée sinon, ladite image binaire étant représentative de l'existence de faux contours potentiels dans ladite direction de référence.
5. Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que ladite étape consistant à détecter dans au moins une direction de référence de ladite image courante un effet de faux contour comprend en outre, suite à l'obtention de ladite image binaire représentative de l'existence de faux contours potentiels dans ladite direction de référence, une étape de suppression, dans cette image binaire des faux contours potentiels parasites pour engendrer une image binaire définitive représentative des faux contours, la valeur binaire des pixels de ladite image binaire définitive étant établie de façon que: - à tout point de l'image binaire définitive est attribuée la valeur binaire du point correspondant de l'image binaire représentative de l'existence de faux contours potentiels, lorsque cette valeur binaire est la valeur binaire complémentée représentative d'une absence de faux contour potentiel; pour tout point appartenant à un alignement dans la direction de référence de l'image binaire représentative de faux contour potentiel et dont la valeur binaire est la valeur binaire représentative d'un faux contour potentiel, la valeur binaire finale attribuée représentative de l'existence ou de l'absence d'un faux contour définitif est déterminée
par une procédure d'interprétation.
6. Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que, pour exécuter la procédure d'interprétation: - on discrimine sur ledit alignement dans la direction de référence et dans un alignement parallèle, décalé de cet alignement d'un nombre k de pixels, un nombre 1 de points successifs dont la valeur binaire est égale à ladite valeur binaire représentative d'un faux contour potentiel; - on compare ledit nombre 1 de points consécutifs à une valeur de seuil L d'existence d'un faux contour, et si le nombre 1 de points consécutifs est inférieur à ladite valeur de seuil L, on attribue à tout point de l'image binaire définitive la valeur binaire complémentée, représentative de l'absence de faux contour potentiel, le faux contour potentiel correspondant à un faux contour potentiel parasite étant supprimé; * si le nombre 1 de points consécutifs est supérieur à ladite valeur de seuil L: * on calcule le rapport signal à bruit de chaque segment de points contenu dans une zone de l'image binaire représentative de faux contour potentiel définie comme un bloc élémentaire dont le sommet correspond audit point et dont la dimension dans la première respectivement la deuxième direction de référence est L x h; * on compare ledit rapport signal à bruit à une valeur déterminée, et si ledit rapport signal à bruit est supérieur: - on attribue la valeur binaire représentative d'un faux contour à tout point de l'image binaire définitive appartenant au segment de longueur L dans la première direction de référence et à tout point de l'image binaire définitive appartenant à un segment parallèle de même longueur, décalé de la valeur k dans la deuxième direction de référence, si ledit rapport signal à bruit est supérieur à ladite valeur de seuil, et - on attribue auxdits points appartenant auxdits segments de l'image binaire définitive la valeur binaire complémentée représentative de
l'absence de faux contour sinon.
7. Procédé selon les revendications 4 et 5,
caractérisé en ce que ladite étape consistant à détecter, dans au moins une direction de référence de ladite image courante, un effet de faux contour, consiste en outre à calculer sur ladite image binaire correspondant à cette image courante un coefficient représentatif de l'existence de faux contours, par sommation de l'ensemble des valeurs
binaires représentatives d'un faux contour.
8. Procédé selon l'une des revendications
précédentes, caractérisé en ce que, pour une séquence d'un ensemble déterminé d'images courantes successives, ledit procédé consiste en outre: - à calculer la vitesse moyenne d'ensemble, pour cet ensemble déterminé d'images, moyenne des vitesses moyennes de chaque image courante successive; - à calculer un effet de faux contour moyen pour cet ensemble déterminé d'images, l'effet de faux contour moyen étant défini par la moyenne des coefficients représentatifs de l'existence de faux contours de
chaque image courante successive.
9. Procédé selon les revendications 1 à 8,
caractérisé en ce que lesdits critères psychovisuels consistent à déterminer la visibilité de l'effet de faux contour moyen vis-à-vis d'une valeur de seuil déterminée, l'effet de faux contour moyen étant déclaré visible lorsque la valeur de ce dernier est supérieure à cette
valeur de seuil déterminée et déclarée invisible sinon.
10. Procédé selon la revendication 9, caractérisé en ce que ladite valeur de seuil déterminée est une combinaison linéaire de la vitesse moyenne d'ensemble, les paramètres de ladite combinaison linéaire étant déterminés expérimentalement.
11. Dispositif de contrôle de la qualité d'images numériques codées par blocs de pixels, dans lesquelles le processus de codage engendre au décodage et à la reconstruction de l'image un phénomène de faux contours, caractérisé en ce qu'il comporte au moins, en combinaison: - un module de conversion des images numériques en un format spécialisé comportant des composantes de luminance et de chrominance séparées; - un module d'acquisition et de séparation des composantes de luminance respectivement de chrominance des images successives; - un module de détection des effets de faux contours dans au moins une direction de référence, recevant lesdites composantes de luminance respectivement de chrominance, sur critère de discrimination de la différence de composante de luminance respectivement de chrominance entre pixels voisins de groupes de pixels adjacents à partir de la valeur d'un vecteur vitesse moyen d'image représentatif de la vitesse moyenne d'éléments d'image représentés par ces composantes de luminance respectivement de chrominance; - un module de calcul et d'affichage d'au moins un coefficient de visibilité d'au moins une image courante à partir, d'une part, de la valeur du vecteur vitesse moyen d'image courante, et, d'autre part, de critères psychovisuels relatifs à l'existence de l'effet de faux contour dans la direction de référence.
12. Dispositif selon la revendication 11, caractérisé en ce que celui-ci comporte en outre un module de calcul de paramètres complémentaires tels que le débit
du signal numérique support de ces images numériques.
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