FR2972828A1

FR2972828A1 - Procede de compression d'une image numerique par projections

Info

Publication number: FR2972828A1
Application number: FR1100825A
Authority: FR
Inventors: Norbert Beyrard
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2011-03-18
Filing date: 2011-03-18
Publication date: 2012-09-21
Also published as: FR2972829A1; FR2972829B1

Abstract

Procédé de compression d'une image numérique (1) se présentant sous la forme d'une mosaïque de pixels (12) ayant chacun une intensité lumineuse sur une échelle de valeurs numériques de gris ou quatre intensités lumineuses respectivement sur quatre échelles de valeurs numériques, pour le gris et pour trois couleurs, la ou les valeurs numériques d'intensité lumineuse de chaque pixel étant codées par un système informatique. Selon l'invention, on projette l'image numérique en différentes projections suivant différentes directions de projection (3,5,7,9) rayonnant autour d'un pixel de centrage (11), chaque projection étant définie par un ou quatre ensembles de termes obtenus par addition des valeurs numériques d'intensité lumineuse des pixels sur l'échelle de gris ou sur les quatre échelles de gris et des trois couleurs, le long d'alignements (4,6,8,10) orientés par les directions de projection.

Description

PROCEDE DE COMPRESSION D'UNE IMAGE NUMÉRIQUE PAR PROJECTIONS L'invention se rapporte à un procédé de compression d'une image numérique se présentant sous la forme d'une mosaïque de pixels. Pour une image en noir et blanc, chaque pixel de la mosaïque possède une intensité lumineuse sur une échelle de valeurs numériques de gris. Pour une image en couleurs, chaque pixel combine une intensité lumineuse sur une échelle de valeurs numériques de gris et trois intensités lumineuses sur une échelle de valeurs numériques de trois couleurs respectivement, par exemple de rouge, de jaune et de bleu, ou de rouge, de vert et de bleu. La ou les valeurs numériques d'intensité lumineuse de chaque pixel sont codées en un ou plusieurs octets par un système informatique. Cela conduit à définir la taille de l'image numérique comme étant égale au produit du nombre de pixels de l'image numérique et du nombre d'octets par pixels. Un exemple d'image numérique est fourni par la coupe tomodensitométrique d'un corps, obtenue par scannographie aux rayons X. Un tel procédé est connu de la demande de brevet française FR 2 888 374 et de la demande internationale WO 2007/006560 déposées par le demandeur. La scannographie à haute résolution décrite dans ces documents permet de relier chaque pixel de l'image numérique à une aire élémentaire de la coupe tomodensitométrique aussi fine que (27 11m)2. Pour une image numérique en noir et blanc, les pixels possèdent une luminance dont la valeur numérique est codée par le système informatique par exemple sur un octet. Si le corps est examiné sur une largeur d'exploration typique de 40 cm, la taille de l'image numérique est égale à «40 cm)2 / (27 µm)2} soit 220 Mo. La coupe tomodensitométrique préexiste. On projette le corps en différentes projections selon différentes directions angulaires pour la reconstruire par la méthode de la génération directe exposée dans les documents cités précédemment. Le corps est ainsi traversé par un faisceau de rayons X sous différents angles de rotation du corps par rapport au faisceau ou du faisceau par rapport au corps. Les rayons X émis par une source sont recueillis par un détecteur et la variation d'intensité entre l'émission et la réception donne accès à l'atténuation le long de la trajectoire rectiligne de chaque rayon X et notamment à l'atténuation engendrée par la traversée du corps. L'atténuation s'exprime par une loi exponentielle, tenant compte de l'absorption photoélectrique et de la diffusion par effet Compton. Par linéarisation, on relie la variation d'atténuation à la somme des coefficients d'atténuation par unité de longueur de la trajectoire du rayon X. Un détecteur ayant une largeur de détection de 40 cm et une résolution spatiale de 27 µm, à l'exemple de celui utilisé dans les documents cités précédemment, découpe le faisceau en un nombre de rayons X égal à 40 cm / 27 µm, soit environ 14814. L'ensemble de ces rayons X correspond à une projection du corps dont chacun des 14814 termes est obtenu par addition des coefficients d'atténuation par unité de longueur le long de la trajectoire de chaque rayon X. Si les termes sont codés par le système informatique sur un octet et si le corps est examiné sous 36 angles de rotation différents, la taille réduite de l'image numérique représentant la coupe tomodensitométrique devient égale à 14814 x 36, soit environ 0,53 Mo. Ainsi, les différentes projections conduisent à une compression de l'image numérique dans un rapport de 220 Mo pour 0,53 Mo, soit un taux d'environ 415. Cependant, une telle compression est indissociable de la scannographie par rayons X avec laquelle elle est mise en ceuvre, les termes des projections étant constitués, comme indiqué précédemment, par l'ensemble de sommes des coefficients d'atténuation par unité de longueur le long de la trajectoire de l'ensemble des rayons X. Le but de l'invention est un procédé de compression indépendant d'une mise en oeuvre en scannographie à rayons X pour permettre le stockage ou le transfert d'images numériques quelconques, représentant ou non une coupe tomodensitométrique.

A cet effet, l'invention a pour objet un procédé de compression d'une image numérique se présentant sous la forme d'une mosaïque de pixels ayant chacun une intensité lumineuse sur une échelle de valeurs numériques de gris ou quatre intensités lumineuses respectivement sur quatre échelles de valeurs numériques, pour le gris et pour trois couleurs, la ou les valeurs numériques d'intensité lumineuse de chaque pixel étant codées par un système informatique, caractérisé en ce que l'on projette l'image numérique en différentes projections suivant différentes directions de projection rayonnant autour d'un pixel de centrage, chaque projection étant définie par un ou quatre ensembles de termes obtenus par addition des valeurs numériques d'intensité lumineuse des pixels sur l'échelle de gris ou sur les quatre échelles de gris et des trois couleurs, le long d'alignements orientés par les directions de projection. L'image numérique est projetée en différentes projections selon différentes directions de projection angulaires. Les projections se distinguent des projections obtenues en scannographie à rayons X en ce que les termes sont calculés par le système informatique par addition des valeurs numériques d'intensité lumineuse des pixels le long des alignements de pixels. Les termes de chaque projection sont codés par le système informatique par exemple en un octet sur l'échelle de gris pour une image en noir et blanc. Pour une image en couleurs, chaque projection comprend quatre ensembles de termes respectivement pour les quatre échelles de gris et des trois couleurs. Dans chaque ensemble d'une projection, les termes sont par exemple codés sur un octet et le codage d'un pixel demande ainsi quatre octets. Cela conduit à définir une taille réduite de l'image numérique comme étant égale au produit du nombre de termes de l'ensemble ou de l'un des ensembles définissant chaque projection, du nombre de projections et du nombre d'octets par termes. Le taux de compression est le rapport de la taille de l'image numérique à sa taille réduite. Le système informatique est de préférence un ordinateur muni d'un écran pour l'affichage d'images numériques. L'écran possède deux séries d'alignements de pixels parallèles entre eux dans chaque série et orientés, d'une série à l'autre, suivant deux directions de référence, par exemple perpendiculaires. Ces deux directions de référence se coupent en un pixel de centrage autour duquel les différentes directions de projection rayonnent. A chaque rotation de l'image numérique à laquelle l'ordinateur procède autour du pixel de centrage, les termes de deux nouvelles projections sont obtenus par addition des nouvelles valeurs numériques d'intensité lumineuse des pixels le long des deux séries d'alignements parallèles entre eux. A titre d'exemple, la taille d'une image numérique s'affichant sur un écran d'ordinateur comportant deux séries d'alignements parallèles de 14814 pixels chacun suivant deux directions perpendiculaires et où chaque pixel possède une valeur numérique d'intensité lumineuse en échelle de gris codée sur un octet, est égale à (14814)2, soit environ 220 Mo. Si l'ordinateur procède à 180 rotations de l'image numérique par rapport à l'écran numérique, 180 projections différentes sont obtenues dont les termes sont calculés, pour chaque paire de projections perpendiculaires, par addition des valeurs numériques d'intensité lumineuse des pixels le long des deux séries d'alignements parallèles de pixels. La taille réduite de l'image numérique devient égale à 14814 x 180, soit environ 2,6 Mo et le taux de compression est égal à environ 82.

Les projections sont utilisées pour reconstruire l'image numérique selon différentes méthodes de reconstruction. La reconstruction d'une image numérique en noir et blanc s'effectue en une opération à partir des projections chacune définie par l'ensemble des termes obtenus par addition des valeurs numériques d'intensité lumineuse des pixels sur l'échelle de gris. La reconstruction d'une image numérique en couleurs s'effectue en quatre opérations à partir des projections chacune définie par les quatre ensembles de termes obtenus par addition des valeurs numériques d'intensité lumineuse des pixels respectivement sur les quatre échelles de gris et des trois couleurs. La méthode de la génération directe a été divulguée par le demandeur dans les documents cités précédemment. Elle est mise en ceuvre ici pour des paires (a,b) de projections, les deux projections de chaque paire étant orientées par les deux directions de référence des deux séries d'alignements des pixels. L'intensité lumineuse Eij sur une échelle de gris, de rouge, de jaune ou de bleu, du pixel défini par l'intersection de l'alignement i de la première série avec l'alignement j de la deuxième série est calculée par la formule : c(b) (a) 1 n n E(tb)= ' + C~ (ze + sC ) n(a) m(b) 2n(a)m(b) i=1 () 1=1 lb) Dans cette formule, e) est le terme de la projection (a) obtenue par addition des valeurs numériques d'intensité lumineuse des pixels le long de l'alignement i des n(a) alignements la première série, c(t) le terme de la projection (b) obtenue par addition des valeurs numériques d'intensité lumineuse des pixels le long de l'alignement j des m(b) alignements de la deuxième série, E C;a) la charge i=1 de la projection (a) et E c(f) est la charge de la projection (b). Par construction, les j=1 charges des deux projections d'une paire sont égales.

Les intensités lumineuses Eij ainsi calculées sont ajustées. Suivant n'importe quel alignement i ou j de pixels de la première ou de la deuxième série, la somme des intensités lumineuses calculées est égale au terme de la projection correspondante : EEja'b) =cjb) et EE~a'b> =c;a) i=1 j=1 L'ordinateur procède, à l'aide d'un opérateur de rotation, à une superposition suivant les deux directions de référence de l'écran numérique, des différentes images numériques obtenues avec les différentes paires de projections et reconstruit l'image numérique recherchée par une moyenne, en chaque pixel, des

10 valeurs numériques d'intensité lumineuse calculées. La méthode de reconstruction par itérations est connue notamment du document KAK A. C. and SLANEY M. « Principles of computarized tomographic imaging », SIAM - Classics in Applied Mathematics - volume 33, 2001. Elle consiste schématiquement à rétro-projeter successivement les différentes

15 projections en redistribuant, pour chaque alignement de projection, la différence entre la somme des valeurs d'intensité lumineuse des pixels reconstruits avec les projections rétro-projetées et le terme de la nouvelle projection à rétro-projeter. Une itération est accomplie lorsque toutes les projections ont été rétro-projetées successivement. Plusieurs itérations sont en général nécessaires pour faire

20 converger la reconstruction vers une image numérique pour laquelle les valeurs d'intensité lumineuse des pixels n'évoluent plus ou oscillent. La méthode de reconstruction par rétro-projection filtrée est connue notamment du document F. DUBOIS « Reconstruction des images tomographiques par rétroprojection filtrée » Revue de l'ACOMEN, volume 4(2), 1998. Là encore, elle

25 consiste schématiquement à rétro-projeter successivement les différentes projections. Cependant, les projections ne sont pas rétro-projetées telles quelles mais sont préalablement transformées dans l'espace de Fourrier, filtrées en fréquence à l'aide d'un filtre, par exemple un filtre « rampe » puis retransformées dans l'espace réel sur la base du spectre filtré. Pour chaque alignement de

30 projection, on redistribue uniformément la différence entre la somme des valeurs d'intensité lumineuse des pixels reconstruits avec les projections filtrées rétro-projetées et le terme de la nouvelle projection filtrée à rétro-projeter.5 La qualité de la reconstruction de l'image numérique dépend du nombre de projections formées à l'étape de la compression, qu'il s'agisse du procédé de compression selon l'invention ou de la compression indissociable de la scannographie à rayons X. Cependant, pour cette dernière, le nombre de projections est limité par la dose d'irradiation apportée par chaque projection. Dans le procédé de compression selon l'invention, le nombre de projections peut être augmenté en vue d'améliorer la qualité de l'image numérique reconstruite au prix toutefois d'une diminution du taux de compression. Un indice de qualité de la reconstruction est obtenu de la façon suivante à ~o l'aide du système informatique : - pour chaque pixel, on calcule l'écart e en valeur absolue et en pourcentage, entre la valeur numérique d'intensité lumineuse sur l'image reconstruite et la valeur numérique d'intensité lumineuse sur l'image numérique avant compression, 15 - on détermine la moyenne arithmétique des écarts <e> sur l'ensemble des pixels de l'image numérique et, - on obtient l'indice de qualité égal à Zoo - <e>. On utilise également un estimateur de qualité obtenu de la façon suivante : - on calcule, terme à terme et pour une même direction de projection, l'écart 20 e' en valeur absolue et en pourcentage entre la projection de l'image numérique obtenue par le procédé de compression selon l'invention et la projection obtenue par addition des valeurs d'intensité lumineuse des pixels de l'image reconstruite le longs des mêmes alignements, - on calcule la moyenne arithmétique <e'> des écarts pour l'ensemble des 25 différentes projections et, - obtient l'estimateur de qualité égal à 1 oo - <e'>. L'estimateur de qualité est un peu moins précis que l'indice de qualité mais se révèle plus pratique à utiliser dans la mesure où il compare des projections d'images numériques plutôt que les images numériques elles-mêmes.

Selon un premier mode avantageux de réalisation de l'invention, l'image numérique est projetée par compartiments en groupes de projections dont les directions rayonnent autour d'un pixel de centrage propre à chaque compartiment et dont les termes sont obtenus par addition des valeurs numériques d'intensité lumineuse des pixels de chaque compartiment le long d'alignements orientés par les directions de projection propres à chaque groupe. Le caractère avantageux de ce mode de réalisation tient dans la possibilité de comprimer l'image numérique plus rapidement à taux de compression constant. Les compartiments sont de préférence des cercles de même rayon dont les carrés inscrits se juxtaposent pour mailler l'image numérique, le carré inscrit dans le cercle étant le carré dont la diagonale est égale au double du rayon. Selon un deuxième mode avantageux de réalisation de l'invention, une région de l'image numérique est projetée en différentes projections dont les directions rayonnent autour d'un pixel de centrage et les termes sont obtenus par addition des valeurs numériques d'intensité lumineuse des pixels de la région alignés suivant des alignements orientés par les directions de projection. Le caractère avantageux de ce mode de réalisation tient plus particulièrement dans la possibilité de ne comprimer qu'une même région appartenant à une série d'images numériques prises « à cadre fixe », c'est-à-dire dans des conditions répétitives identiques. La région complémentaire de la région comprimée est identifiée comme étant redondante et supprimée de toutes les images numériques de la série sauf une. II en résulte une double compression de la série : - par projection de la région considérée, et - par suppression de la redondance affectant la région complémentaire de la région projetée. L'invention s'étend à un procédé de compression d'un damier d'images numériques, chaque image numérique se présentant sous la forme d'une mosaïque de pixels ayant chacun une intensité lumineuse sur une échelle de valeurs numériques de gris ou quatre intensités lumineuses respectivement sur quatre échelles de valeurs numériques, pour le gris et pour trois couleurs, la ou les valeurs numériques d'intensité lumineuse de chaque pixel étant codées par un système informatique, caractérisé en ce que : - on projette le damier en deux projections suivant deux directions de projection servant à déterminer la ou les images numériques du damier à comprimer, chaque projection étant définie par un ou quatre ensembles de termes obtenus par addition des valeurs numériques d'intensité lumineuse des pixels du damier sur l'échelle de gris ou respectivement sur les échelles de gris et des trois couleurs, le long d'alignements orientés par ces deux directions, - on compare les termes de ces deux projections à des termes de référence et on détermine la ou les images numériques dont les pixels sont à l'intersection des alignements de ces deux projections pour lesquels les termes sont différents des termes de référence et, - on projette la ou chacune des images numériques ainsi déterminées en différentes projections suivant différentes directions de projection rayonnant autour d'un pixel de centrage et définies par un ou quatre ensembles de termes obtenus par addition des valeurs numériques d'intensité lumineuse des pixels de la ou de chacune des images numériques, sur l'échelle de gris ou respectivement sur les quatre échelles de gris et des trois couleurs, le long d'alignements orientés par les directions de projection.

Le caractère avantageux de ce mode de réalisation tient dans la possibilité de ne comprimer que la ou les images numériques du damier dont les pixels ont subi une variation d'intensité lumineuse par comparaison avec les termes de référence. Il s'illustre plus particulièrement lorsque : - on projette un damier de référence en deux projections suivant les deux mêmes directions de projection servant à déterminer la ou les images numériques du damier à comprimer, chaque projection étant définie par un ou quatre ensembles de termes de référence obtenus par addition des valeurs numériques d'intensité lumineuse des pixels du damier de référence, sur l'échelle de gris ou respectivement sur les quatre échelles de gris et des trois couleurs, le long d'alignements orientés par ces deux directions et, - on supprime pour redondance les images numériques du damier dont les pixels sont à l'intersection des alignements des deux projections du damier pour lesquels les termes sont identiques aux termes de référence. II en résulte une double compression du damier : - par projection de l'image ou des images numériques dont les pixels ont subi une variation d'intensité lumineuse par comparaison avec le damier de 5 référence, et - par suppression de la redondance affectant les autres images numériques du damier. L'invention s'étend également à un procédé de compression d'une série d'images numériques, chaque image numérique de la série se présentant sous la ~o forme d'une mosaïque de pixels ayant chacun une intensité lumineuse sur une échelle de valeurs numériques de gris ou quatre intensités lumineuses respectivement sur quatre échelles de valeurs numériques, pour le gris et pour trois couleurs, la ou les valeurs numériques d'intensité lumineuse de chaque pixel étant codées par un système informatique, caractérisé en ce que : 15 - on projette chaque image numérique de la série en différentes projections suivant différentes directions de projection rayonnant autour d'un pixel de centrage, chaque projection étant définie par un ou quatre ensembles de termes obtenus par addition des valeurs numériques d'intensité lumineuse des pixels, sur l'échelle de gris ou respectivement sur les quatre échelles de gris et des trois couleurs, le long 20 d'alignements orientés par les directions de projection , - on compare les termes de projection de deux images numériques de la série pour de mêmes directions de projection et, -on supprime pour redondance l'une de ces deux images lorsque les termes comparés sont identiques. 25 Il en résulte une double compression de la succession des images numériques: - par projection des images numériques non redondantes, et - par suppression de la redondance affectant les images numériques identiques.

D'autres avantages de l'invention apparaîtront à la lumière de la description des modes de réalisation illustrés par les dessins. La figure 1 montre une image numérique simplifiée projetée suivant une première direction et une deuxième direction de projection, perpendiculaires entre 5 elles. La figure 2 montre l'image numérique de la figure 1 projetée suivant une troisième direction et une quatrième direction de projection, perpendiculaires entre elles et tournées de 45 ° par rapport aux deux directions de projection précédentes. La figure 3 montre une image numérique de 512 par 512 pixels représentant 10 un visage. La figure 4 montre l'image numérique de la figure 3 reconstruite par rétroprojections filtrées à partir de 180 projections parcourant l'arc 00-180° par pas de 1°. La figure 5 montre l'image numérique de la figure 3 reconstruite par 15 rétroprojections itératives à partir de 180 projections parcourant l'arc 00-180° par pas de 1° et pour 6 itérations. La figure 6 montre une image numérique de 2048 par 2048 pixels représentant un visage. La figure 7 montre l'image numérique de la figure 6 par rétroprojections 20 itératives à partir de 180 projections parcourant l'arc 00-180° par pas de 1 ° et pour 6 itérations. La figure 8 montre de façon schématique une image numérique et des directions de projection rayonnant autour d'un pixel de centrage. La figure 9 montre de façon schématique l'image numérique de la figure 8 25 divisée en quatre compartiments et quatre groupes de directions de projection rayonnant autour d'un pixel de centrage propre à chaque groupe. La figure 10 montre de façon schématique un damier d'images numériques et deux directions de projection servant à déterminer la ou les images numériques du damier à comprimer.

La figure 11 montre de façon schématique une architecture de boîtier de compression passif. La figure 12 montre de façon schématique une architecture de boîtier de compression actif.

Le procédé de compression selon l'invention est décrit tout d'abord à l'aide d'un exemple simplifié illustré par les figures 1 et 2. Une image numérique 1 est affichée sur un écran d'ordinateur 12 sous la forme d'une mosaïque de pixels 2 ayant chacun, pour une image en noir et blanc, une intensité lumineuse prenant une valeur numérique 1 pour le noir et 0 pour le blanc.

Figure 1, l'image numérique 1 est projetée suivant une première direction 3 et une deuxième direction 5 de projection, perpendiculaires entre elles. Figure 2, l'image numérique est projetée suivant une troisième direction 7 et une quatrième direction 9 de projection, perpendiculaires entre elles et tournées de 45 °par rapport aux deux directions de projection précédentes.

Selon l'invention, les directions de projection rayonnent autour d'un pixel de centrage 11 et les termes des projections sont obtenus par addition des valeurs numériques d'intensité lumineuse des pixels le long des alignements 4, 6, 8 et 10 orientés parallèlement à chacune des directions de projection 3, 5, 7 et 9. Comme cela est indiqué sur la figure 1, c;a> est le terme de la projection (a) obtenu par addition des valeurs numériques d'intensité lumineuse des pixels le long de l'alignement i des n(a) = 11 alignements 4 parallèles à la première direction 3, c(ib) le terme de la projection (b) obtenu par addition des valeurs numériques d'intensité lumineuse des pixels le long de l'alignement j des mg') = 11 alignements 6 parallèles à la deuxième direction 5, Ee) = 17 la charge de la projection (a) et i=1 Ec(ib) = 17 la charge de la projection (b). De même, figure 2, c;°) est le terme de j=1 la projection (c) obtenu par addition des valeurs numériques d'intensité lumineuse des pixels le long de l'alignement i des n(c)= 15 alignements 8 parallèles à la troisième direction 7, c r le terme de la projection (d) obtenu par addition des valeurs numériques d'intensité lumineuse des pixels le long de l'alignement j des 30 m(d) = 15 alignements 10 parallèles à la quatrième direction 9, Ee) = 17 la i=1 charge de la projection (c) et E e) = 17 la charge de la projection (d). Ces quatre j=1 projections sont utilisées pour reconstruire l'image numérique par la méthode de la génération directe exposée plus haut. En pratique, le nombre de projections est plus élevé et dépend de la taille de l'image numérique à comprimer.

Les figures 3 à 7 illustrent une mise en oeuvre du procédé de compression selon l'invention appliqué à une image numérique représentant un visage. Figure 3, le visage est représenté par une image numérique de 512 par 512 pixels. Figure 4, l'image numérique est reconstruite par rétroprojections filtrées à partir de 180 projections suivant 180 directions de projection rayonnant par pas de 1° entre 0° et 180°. Dans cet exemple, le taux de compression est égal à{(512)2} / {180 x 5121 soit environ 3. Figure 5, l'image numérique de la figure 3 est reconstruite par rétroprojections itératives à partir de 180 projections suivant 180 directions de projection rayonnant par pas de 1° entre 0° et 180°. Le taux de compression est là encore égal à{(512)2} / {180 x 512} soit environ 3. L'indice de qualité dépend du nombre d'itérations. Dans cet exemple, il atteint 97 pour 6 itérations. Si l'on effectue 90 projections au lieu de 180, on double le taux de compression à 6 tout en maintenant l'indice de qualité à 97, à condition toutefois d'augmenter le nombre d'itérations à 10. Figure 6, le même visage est représenté par une image numérique de 2048 x 2048 pixels. Figure 7, l'image numérique est reconstruite par rétroprojections itératives à partir de 180 projections suivant 180 directions de projection rayonnant par pas de 1° entre 0° et 180°. Par rapport aux figures 4 et 5, le taux de compression est multiplié par 4, à{(2048)2} / {180 x 2048} soit 12 environ et l'indice de qualité est voisin de 98. Là encore, si l'on effectue 90 projections au lieu de 180, on double le taux de compression à 24 tout en maintenant l'indice de qualité à 97, à condition toutefois d'augmenter le nombre d'itérations à 10. Les figures 8 et 9 illustrent le mode avantageux de réalisation de l'invention permettant de comprimer l'image numérique plus rapidement à taux de compression constant. La figure 8 montre de façon schématique une image numérique 13 et 180 directions de projection 15 rayonnant autour d'un pixel de centrage 17 tandis que la figure 9 montre de façon schématique l'image numérique de la figure 8 divisée en quatre compartiments 19-22 et quatre groupes de 90 directions de projection 23-26 rayonnant autour d'un pixel de centrage 27-30 propre à chaque groupe. Les compartiments 19-22 sont des cercles de même rayon dont les carrés inscrits se juxtaposent pour mailler l'image numérique 13, le carré inscrit dans le cercle étant le carré dont la diagonale est égale au double du rayon. Par souci de clarté, seulement 18 et 9 directions de projections sont représentées sur les figures 8 et 9.

Dans l'exemple précédent, les 180 projections par pas de 1 degré permettaient de comprimer l'image numérique 82 fois. En choisissant de mailler l'image numérique avec 4 cercles de même rayon de manière telle à ce que les carrés inscrits dans les cercles se juxtaposent et possèdent chacun un quart du nombre total de pixels, soit (7407)2, le taux de compression de 82 maintenu en formant 4 groupes de 90 projections chacun, en vertu de l'égalité : 14814 x 180 = 4 x (7407 x 90). Le système informatique étant configuré avec des processeurs multinoyaux pour procéder simultanément aux 90 rotations de chaque groupe, le calcul des termes des 4 x 90 projections de l'ensemble des 4 groupes est 4 fois plus rapide que le calcul des termes des 180 projections de l'image numérique traitée comme un tout. Si l'on choisit un maillage en 16 cercles, dans les mêmes conditions, le calcul des termes des 16 x 45 projections de l'ensemble des 16 groupes est 16 fois plus rapide que le calcul des termes des 180 projections de l'image numérique traitée comme un tout. Le procédé de compression selon l'invention s'applique aux images numériques acquises en radiologie ou en scannographie. Le demandeur a décrit un dispositif à mammographie à haute résolution dans la demande de brevet français FR 2 947 658 et la demande internationale WO2011/000718. Un détecteur possédant une résolution spatiale de 27 µm balaye une aire de détection de 20cm x 20 cm. Les intensités détectées sont affichées sur l'écran d'un ordinateur en une image numérique ayant une taille de {(20 cm)2 / (27 µm)2} soit 55 Mo. Cette image numérique est projetée en 180 projections pour être comprimée à un taux de compression égal à {(20 cm)2 / (27 µm)2} / {180 x (20 cm)/(27 µm)} soit environ 41. Le sein est examiné sous 36 vues radiologiques prises autour de l'axe de rotation du dispositif. Chacune peut être comprimée au taux de 41. Cependant, si une singularité est présente dans le sein, elle n'occupera qu'une région de chaque vue radiologique. Dans la suite, on suppose que la singularité s'étend sur 6 cm x 6 cm. Le procédé de compression selon l'invention permet avantageusement de considérer d'une part les 36 images comme une image unique de 6 x 6, ayant une taille égale à 62 x {(20 cm)2 / (27 µm)2} soit 1,97 Go, et de projeter cette image unique en 180 projections pour la comprimer à un taux de compression égal à {62 x (20 cm)2 / (27 µm)2} / {180 x (6 x 20 cm)/(27 µm)} soit 247. D'autre part, la région correspondant à la singularité est projetée, pour chacune des 36 vues radiologiques, en 54 projections dont les termes sont obtenus par addition des valeurs numériques d'intensité lumineuse des pixels de la région, le long des alignements parallèles à chacune des 54 directions de projection. La région correspondant à la singularité est ainsi comprimée avec un taux de compression égal à {(2 cm)2 / (27 µm)2} / {54 x (2 cm)/(27 µm)} soit 41, c'est-à-dire le même taux de compression que celui des vues radiologiques considérées individuellement. La région sera donc reconstruite avec le même indice de qualité que les vues radiologiques, alors que le taux de compression des 36 vues radiologiques atteindra {62 x (20 cm)2 / (27 µm)2 + 62 x (6 cm)2 / (27 µm)2} / {180 x (6 x 20 cm)/(27 µm) + 54 x 36 x (6 cm)/(27 µm) } soit 175. Le procédé de compression selon l'invention permet dans ce cas de stocker 15 plusieurs dizaines d'années de mammographies en noir et blanc sur un SAN de 4 To selon les estimations suivantes : - taille de deux mammographies de 36 vues radiologiques chacune comprimées au taux de 175 : 25 Mo - taille de 30 examens réalisés journellement : 0,74 Go 20 - taille de 30 x 160 examens réalisés annuellement : 0,12 To - nombre d'années de stockage sur le SAN : 34. Ce nombre d'années de stockage est supérieur à une norme légale de conservation des données médicales de 30 années. Le procédé de compression selon l'invention s'applique également aux 25 images numériques acquises par des caméras de surveillance. A raison de 25 images par seconde, une caméra de surveillance prend en 24 heures 2,16 millions d'images numériques dont chacune a une taille typique de 621 x 425 pixels. Pour des images numériques en noir et blanc dont l'intensité lumineuse des pixels est codée sur un octet, le stockage d'une journée atteint 0,56 30 To. La caméra étant utilisée « à cadre fixe », les images numériques peuvent se répéter à l'identique pendant des plages de temps plus ou moins importantes, par exemple lorsque la surveillance concerne un parking ou un espace résidentiel. Le procédé de compression selon l'invention prévoit de former un damier 31 de 5 x 5 images numériques 33 pour chaque séquence d'une seconde. Le damier formé à l'instant t est comparé à un damier de référence formé à un instant antérieur et la ou les images numériques projetées sont celles dont les pixels ont subi une variation d'intensité lumineuse par comparaison avec le damier de référence. Pour déterminer cette ou ces images numériques, on projette le damier 31 en deux projections suivant deux directions privilégiées 35, 37 par exemple perpendiculaires, ~o chaque projection étant définie par l'ensemble des termes obtenus par addition des valeurs numériques d'intensité lumineuse des pixels du damier sur l'échelle de gris, le long d'alignements 36, 38 parallèlement aux deux directions privilégiées 35, 37 et on compare les termes des deux projections aux termes homologues du damier de référence. 15 La figure 10 représente le damier au cours duquel un évènement survient devant la caméra de surveillance. Cet évènement débute environ au 2/5 de la séquence d'une seconde, c'est-à-dire à 400 ms de l'instant initial et affecte les images numériques 11 à 25 du damier, rangées successivement en ligne de la gauche vers la droite. Si l'évènement dure 10 secondes, il affectera les damiers 20 suivants jusqu'au 10ème On a porté sur la figure 10 le profil de différence 39, 41 entre les termes du damier considéré et les termes du damier de référence pour chacune des deux directions de projection privilégiées 35, 37. Les images numériques 11 à 25 à comprimer sont à l'intersection des alignements de pixels le long desquels les termes du damier considéré et ceux du damier de références sont 25 différents et forment les segments non plats des deux profils de différence 39, 41. Les images 1 à 10 sont déclarées redondantes par rapport au damier de référence et sont supprimées. II en résulte une double compression du damier : - par projection de l'image ou des images numériques dont les pixels ont subi une variation d'intensité lumineuse par comparaison avec le damier de 30 référence, et - par suppression de la redondance affectant les autres images numériques du damier.

Les damiers qui précèdent le début de l'évènement survenant devant la caméra de surveillance et ceux qui succèdent à la fin de cet évènement sont avantageusement supprimés pour redondance avec le damier de référence, en vertu du procédé de compression selon l'invention décrit précédemment pour une série d'images numériques et appliqué ici à une série de damiers d'images numériques. II en résulte une triple compression d'une série de damiers : - par projection de l'image ou des images numériques d'un damier dont les pixels ont subi une variation d'intensité lumineuse par comparaison avec le damier de référence, - par suppression de la redondance affectant les autres images numériques du damier et, - par suppression de la redondance affectant les damiers identiques au damier de référence. A noter que l'utilisation des deux directions de projection privilégiées peut conduire à une certaine surdétermination des images numériques à comprimer. Une image numérique n'ayant par hypothèse pas subi de variation d'intensité lumineuse peut être masquée par une image numérique ayant subi une variation d'intensité lumineuse et alignée avec elle suivant l'une des directions de projection privilégiées. Si nécessaire, il est prévu de procéder à différents rangements des 25 images numériques dans le damier 5 x 5 pour diminuer la surdétermination. Le procédé de compression selon l'invention, dans ses différents modes de réalisation, permet de transférer ou de stocker des images numériques sous la forme de leurs projections, utilisées ensuite pour reconstruire ces images. Il en résulte une réduction de la taille des images numériques diminuant leur temps de transfert ou augmentant leur facilité de stockage, à proportion du taux de compression. Le système informatique à l'aide duquel le procédé de compression selon l'invention est mis en oeuvre est de préférence un ordinateur. L'écran de l'ordinateur sert à afficher l'image numérique. Les pixels qui constituent la mosaïque de l'image numérique peuvent correspondre aux pixels d'affichage de l'écran dans un rapport de 1 pour 1 ou dans un rapport différent. L'ordinateur est chargé par un programme comportant des instructions qui permettent à cet ordinateur de comprimer une image numérique ou l'une ou plusieurs des images numériques d'un damier ou d'une série d'images numériques selon le procédé de compression de l'invention. Il est également prévu de mettre en oeuvre le procédé de compression selon l'invention à l'aide d'un système informatique comprenant un ordinateur et un boîtier de compression passif, ce boîtier comprenant, figure 11, une mémoire d'entrée 43 pour réceptionner une image numérique ou un damier ou une série d'images numériques et transférer cette image numérique, ce damier ou cette série d'images numériques vers l'ordinateur et une mémoire de masse dont une zone 45 contient le programme indiqué précédemment à charger sur l'ordinateur et dont une autre zone 47 est prévue pour stocker l'image numérique ou les images numériques comprimées par l'ordinateur. Il est encore prévu de mettre en oeuvre le procédé de compression selon l'invention à l'aide d'un boîtier de compression actif comprenant, figure 12, une mémoire d'entrée 43 pour réceptionner une image numérique ou un damier ou une série d'images numériques, un ou plusieurs processeurs 49 pour exécuter le programme indiqué précédemment et une mémoire de masse dont une zone 45 contient ce programme et dont une autre zone 47 est prévue pour stocker l'image numérique ou les images numériques ainsi comprimées.

Claims

REVENDICATIONS1. Procédé de compression d'une image numérique (1) se présentant sous la forme d'une mosaïque de pixels (2) ayant chacun une intensité lumineuse sur une échelle de valeurs numériques de gris ou quatre intensités lumineuses respectivement sur quatre échelles de valeurs numériques, pour le gris et pour trois couleurs, la ou les valeurs numériques d'intensité lumineuse de chaque pixel étant codées par un système informatique, caractérisé en ce que l'on projette l'image numérique en différentes projections suivant différentes directions de projection (3,5,7,9) rayonnant autour d'un pixel de centrage (11) chaque projection étant définie par un ou quatre ensembles de termes obtenus par addition des valeurs numériques d'intensité lumineuse des pixels sur l'échelle de gris ou sur les quatre échelles de gris et des trois couleurs, le long d'alignements (4,6,8,10) orientés par les directions de projection (3,5,7,9).
2. Procédé de compression selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'image numérique (13) est projetée par compartiments (19,20,21,22) en groupes de projections dont les directions (23,24,25,26) rayonnent autour d'un pixel de centrage (27,28,29,30) propre à chaque compartiment et dont les termes sont obtenus par addition des valeurs numériques d'intensité lumineuse des pixels de chaque compartiment le long d'alignements orientés par les directions de projection propres à chaque groupe.
3. Procédé de compression selon la revendication 2, caractérisé en ce que les compartiments (19,20,21,22) sont des cercles de même rayon dont les carrés inscrits se juxtaposent pour mailler l'image numérique (13), le carré inscrit dans le cercle étant le carré dont la diagonale est égale au double du rayon du cercle.
4. Procédé de compression selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'une région de l'image numérique est projetée en différentes projections dont les directions rayonnent autour d'un pixel de centrage et les termes des projections sont obtenues par addition des valeurs numériques d'intensité lumineuse des pixels de la région le long des alignements orientés par les directions de projection.
5. Procédé de compression d'un damier (31) d'images numériques (33), chaque image numérique se présentant sous la forme d'une mosaïque de pixels ayant chacun une intensité lumineuse sur une échelle de valeurs numériques degris ou quatre intensités lumineuses respectivement sur quatre échelles de valeurs numériques, pour le gris et pour trois couleurs, la ou les valeurs numériques d'intensité lumineuse de chaque pixel étant codées par un système informatique, caractérisé en ce que : - on projette le damier (31) en deux projections suivant deux directions de projection (35,37) servant à déterminer la ou les images numériques du damier à comprimer, chaque projection étant définie par un ou quatre ensembles de termes obtenus par addition des valeurs numériques d'intensité lumineuse des pixels du damier sur l'échelle de gris ou respectivement sur les quatre échelles de gris et des trois ~o couleurs, le long d'alignements (36,38) orientés par ces deux directions, - on compare les termes de ces deux projections à des termes de référence et on détermine la ou les images numériques dont les pixels sont à l'intersection des alignements de ces deux projections pour lesquels les termes sont différents des termes de référence et, 15 - on projette la ou chacune des images numériques ainsi déterminées en différentes projections suivant différentes directions de projection rayonnant autour d'un pixel de centrage (11) et définies par un ou quatre ensembles de termes obtenus par addition des valeurs numériques d'intensité lumineuse des pixels de la ou de chacune des images numériques, sur l'échelle de gris ou respectivement sur les 20 quatre échelles de gris et des trois couleurs, le long d'alignements orientés par les directions de projection (15).
6. Procédé de compression selon la revendication 5, caractérisé en ce que : - on projette un damier de référence en deux projections suivant les deux mêmes directions de projection (35, 37) servant à déterminer la ou les images numériques 25 du damier à comprimer, chaque projection étant définie par un ou quatre ensembles de termes de référence obtenus par addition des valeurs numériques d'intensité lumineuse des pixels du damier de référence, sur l'échelle de gris ou respectivement sur les quatre échelles de gris et des trois couleurs, le long d'alignements orientés par ces deux directions (35, 37) et, 30 - on supprime pour redondance les images numériques du damier dont les pixels sont à l'intersection des alignements des deux projections du damier pour lesquels les termes sont identiques aux termes de référence.
7. Procédé de compression selon la revendication 6, caractérisé en ce que l'on met en oeuvre le procédé à partir de plusieurs rangements différents des mêmes images numériques dans le damier (31).
8. Procédé de compression d'une série d'images numériques, chaque image numérique (1) de la série se présentant sous la forme d'une mosaïque de pixels (12) ayant chacun une intensité lumineuse sur une échelle de valeurs numériques de gris ou quatre intensités lumineuses respectivement sur quatre échelles de valeurs numériques, pour le gris et pour trois couleurs, la ou les valeurs numériques d'intensité lumineuse de chaque pixel étant codées par un système informatique, caractérisé en ce que : - on projette chaque image numérique de la série en différentes projections suivant différentes directions de projection (3,5,7,9) rayonnant autour d'un pixel de centrage (11), chaque projection étant définie par un ou quatre ensembles de termes obtenus par addition des valeurs numériques d'intensité lumineuse des pixels, sur l'échelle de gris ou respectivement sur les quatre échelles de gris et des trois couleurs, le long d'alignements (4,6,8,10) orientés par les directions de projection, - on compare les termes de projection de deux images numériques de la série pour de mêmes directions de projection et, - on supprime pour redondance l'une de ces deux images lorsque les termes 20 comparés sont identiques.
9. Programme d'ordinateur comprenant des instructions qui, lorsqu'il est chargé dans un système informatique, permettent à ce système informatique de coder les valeurs d'intensité lumineuse de chaque pixel d'une image numérique ou d'un damier ou d'une série d'images numériques et de comprimer cette image numérique 25 ou l'une ou plusieurs des images numériques de ce damier ou de cette série selon le procédé de compression défini par l'une des revendications 1 à 8.
10. Système informatique comprenant un ordinateur et un boîtier de compression, ce boîtier comprenant une mémoire d'entrée (43) pour réceptionner une image numérique ou un damier ou une série d'images numériques et transférer 30 cette image numérique, ce damier ou cette série d'images numériques vers l'ordinateur et une mémoire de masse dont une zone (45) contient un programme d'ordinateur selon la revendication 9 à charger sur l'ordinateur et dont une autrezone (47) est prévue pour stocker l'image numérique ou les images numériques comprimées par l'ordinateur.
11. Boîtier de compression comprenant une mémoire d'entrée (43) pour réceptionner une image numérique ou un damier ou une série d'images numériques, un ou plusieurs processeurs (49) pour exécuter un programme d'ordinateur selon la revendication 9 et une mémoire de masse dont une zone (45) contient le programme d'ordinateur et dont une autre zone (49) est prévue pour stocker l'image numérique ou les images numériques ainsi comprimées.