FR3001600A1 - Procede et dispositif de compression d'un signal d'image et procede et dispositif correspondant de decompression - Google Patents

Procede et dispositif de compression d'un signal d'image et procede et dispositif correspondant de decompression Download PDF

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Abstract

Procédé de compression d'un signal d'image initial en un signal d'image compressé, le signal d'image initial (SIM) comportant une séquence de pixels, chaque pixel étant affecté de plusieurs composantes couleurs numériques, le procédé comprenant pour chaque composante couleur, une subdivision de la séquence de pixels (BMP) en plusieurs groupes de plusieurs pixels voisins, et pour chaque groupe d'au moins une partie des groupes, une élaboration d'un ensemble ordonné de pixels associé audit groupe comportant un ordonnancement (50) monotone des pixels du groupe en fonction du niveau de leur composante couleur, une approximation des niveaux de la composante couleur des pixels dudit ensemble par une fonction d'approximation monotone à une variable liée aux rangs des pixels ordonnés dans ledit ensemble, le signal d'image compressé (SIC) comportant, pour chaque composante couleur et pour chaque groupe de pixels appartenant à ladite au moins une partie, une information comportant des indications de position des pixels ordonnés dans ledit groupe et les caractéristiques de la fonction d'approximation associé à ce groupe.

Description

Procédé et dispositif de compression d'un signal d'image et procédé et dispositif correspondant de décompression L'invention concerne la compression de données numériques, et plus particulièrement la compression d'un signal d'image. Généralement, dans le contexte de traitement d'image, une trame d'image à afficher sur un écran, par exemple un écran de téléviseur, est représentée par une structure matricielle d'information numérique représentant une grille de pixels et, à chaque pixel sont affectées plusieurs composantes couleur, par exemple les composantes de luminosité Y et de chrominance Cr et Cb possédant chacune un niveau ou amplitude pour le pixel considéré. Une telle structure de pixels ou « bitmap », correspond donc bit pour bit ou pixel par pixel, à l'image (on parle alors d'image « raster ») qui doit être affichée sur l'écran. Et, généralement, la structure de pixels est généralement dans le même format que celui utilisé pour le stockage dans la mémoire vidéo de l'écran. Et, la trame raster ainsi stockée dans la mémoire vidéo sera lue pixel par pixel sur une ligne et ligne par ligne. On parle alors de « raster scan ». Actuellement, la taille des trames utilisées pour la télévision numérique haute définition, dite HDTV, est une taille dite « 2k1k » c'est-à-dire comportant 1080 lignes de 1920 pixels. Par ailleurs, la fréquence, c'est-à-dire le nombre de trames par seconde, est de 60 Hz.
Pour transmettre un tel signal d'image délivré par le décodeur TV, sur la liaison filaire reliant ce décodeur au téléviseur, il est nécessaire d'effectuer une compression du signal d'image délivré par le décodeur. En effet, transmettre un tel signal d'image sans compression requiert des vitesses de transfert extrêmement élevées qui sont généralement coûteuses et créent des interférences électromagnétiques. C'est la raison pour laquelle on effectue une compression du signal délivré par le décodeur.
Actuellement, une compression classique d'un tel signal peut être effectuée en appliquant un filtre passe-bas bidimensionnel sur les composantes de chrominance du signal d'image. Cependant, même si la qualité de l'image finalement affichée sur l'écran reste acceptable, des informations haute fréquence du signal d'image peuvent être perdues. Par ailleurs, lorsqu'on souhaite appliquer une telle compression sur une trame d'image ayant cette fois-ci une taille « 4k2k », c'est-à-dire 3840 pixels par ligne sur 2160 lignes, la partie vidéo de l'image reste acceptable, avec les inconvénients mentionnés ci-avant, mais par contre les graphiques et les textes colorés sont dégradés (couleurs floues et diminution des contrastes). Et, appliquer une telle compression sur une taille de trame encore plus élevée, par exemple « 8k4k », devient de plus en plus problématique. Selon un mode de mise en oeuvre et de réalisation, il est par conséquent proposé un procédé et un dispositif de compression/décompression, permettant de réduire les dégradations visibles de l'image affichée.
Selon un mode de mise en oeuvre et de réalisation, il est aussi proposé de réduire le taux de transfert de données (mesuré en bit/seconde), par exemple par un facteur 2, sans compromettre la qualité visuelle de l'image sur l'écran tout en réduisant la puissance de traitement (mesurée en opération par pixel) à tous les stades de traitement de l'image. Selon un aspect, il est proposé un procédé de compression d'un signal d'image initial en un signal d'image compressé. Le signal d'image initial comporte une séquence de pixels. Chaque pixel est affecté de plusieurs composantes couleur numériques, par exemple les composantes Y, Cr, Cb, ou bien R, G, B. Le procédé comprend pour chaque composante couleur : une subdivision de la séquence de pixels en plusieurs groupes de pixels voisins, une élaboration d'un ensemble ordonné de pixels associé audit groupe, cette élaboration comportant un ordonnancement monotone des pixels de chaque groupe en fonction du niveau de leur composante couleur, une approximation des niveaux de la composante couleur des pixels dudit ensemble par une fonction d'approximation monotone à une variable liée au rang des pixels ordonnés dans ledit ensemble, le signal d'image compressé comportant alors pour chaque composante couleur et pour chaque groupe de pixels une information ou vecteur, comportant des indications de position des pixels ordonnés dans ledit groupe, ainsi que les caractéristiques de la fonction d'approximation associée à ce groupe. La séquence de pixels peut être une trame complète de l'image ou bien un macrobloc, par exemple de 64x64 pixels, de l'image, les macroblocs arrivant alors séquentiellement. La séquence de pixels peut également s'entendre comme étant une succession des pixels de la trame de l'image, ces pixels arrivant séquentiellement et ligne par ligne, conformément au format « raster ». En pratique, les groupes de ladite au moins une partie sur lesquels on effectue l'élaboration de l'ensemble ordonné de pixels ainsi que l'approximation sont les groupes dont au moins deux niveaux de la composante couleur considérée sont différents. En effet, selon un mode de mise en oeuvre, pour un groupe dont tous les niveaux de la composante couleur considérée sont identiques, le signal d'image compressé comporte alors une information contenant une indication de la valeur de ce niveau.
Selon cet aspect, il est donc prévu d'effectuer une compression fonctionnelle qui conduit à un signal compressé contenant une information hiérarchiquement structurée du signal d'image en utilisant une subdivision d'image en groupes, chaque groupe étant représenté par des indications de position dans ledit groupe, de pixels ordonnés selon leur niveau de composante couleur associé, les niveaux étant eux-mêmes représentés par les caractéristiques d'une fonction d'approximation monotone. De façon à améliorer encore la qualité de l'image reconstituée après décompression, le procédé comprend avantageusement un ajustement des caractéristiques de la fonction d'approximation associée à l'ensemble ordonné considéré de façon à minimiser l'erreur moyenne entre les niveaux de composante couleur considérée affectée aux pixels dudit ensemble et les niveaux approximés de cette composante couleur. Bien qu'il soit possible d'utiliser des fonctions différentes pour différents ensembles de pixels ordonnés, il est plus simple de choisir une fonction d'approximation qui soit une fonction paramétrable, les valeurs des paramètres étant alors ajustées pour chaque ensemble en fonction des valeurs des niveaux de la composante couleur considérée affectée aux pixels dudit ensemble. Lesdites caractéristiques de la fonction d'approximation comportent alors lesdits paramètres. La fonction d'approximation peut comprendre au moins une fonction polynominale monotone, par exemple un jeu de fonctions linéaires (pentes). De façon à réduire le risque d'apparition dans l'image reconstituée de phénomènes de bandes de couleurs (« colour banding »), ce qui peut être gênant dans certaines applications, l'élaboration de l'ensemble ordonné de pixels associé audit groupe peut comprendre avantageusement une normalisation des niveaux de la composante couleur considérée affectée aux pixels dudit groupe. Dans ce cas, ladite information du signal compressé, associée audit groupe, comprend en outre la valeur minimale et la valeur maximale desdits niveaux.
De façon à répartir l'erreur de quantification sur l'ensemble de l'image affichée, et réduire ainsi le risque d'apparition de défauts locaux sur l'image, il est particulièrement avantageux que l'élaboration de l'ensemble ordonné de pixels associé audit groupe comprenne en outre une adjonction d'un bruit pseudo-aléatoire sur le niveau de la composante couleur considérée affectée aux pixels dudit groupe ou bien sur les niveaux normalisés. En effet, cette adjonction de bruit pseudo-aléatoire peut être effectuée avant ou après une éventuelle normalisation des valeurs des niveaux. La forme des groupes de pixels voisins peut être quelconque. Un groupe peut être par exemple un segment de plusieurs pixels, ou bien une zone comportant plusieurs pixels voisins répartis sur plusieurs lignes voisines. Une zone peut être ainsi un rectangle de NxM pixels, N et M pouvant être quelconques. En pratique, et afin d'être parfaitement compatible avec le stockage dans une mémoire, chaque groupe de pixels peut être une zone de 2' x 2Pv pixels voisins de la matrice de pixels de la séquence de pixels, p et pv étant des nombres entiers qui peuvent être différents ou égaux.
De façon à limiter encore le nombre de bits nécessaires pour coder les indications de position des pixels ordonnés dans le groupe, mais aussi à décorréler les erreurs de quantification, on peut envisager une subdivision des groupes de pixels en sous-groupes de pixels et une application des étapes d'élaboration d'un ensemble ordonné et d'approximation sur une partie au moins des sous-groupes, en pratique ceux dont au moins deux niveaux de la composante couleur considérée sont différents. Là encore, si la composante couleur des pixels d'un sous-groupe est uniforme sur ce sous-groupe, on n'appliquera pas ces étapes d'élaboration d'ensembles ordonnés et d'approximation et l'on transmettra simplement le niveau de la composante couleur des pixels de ce sous-groupe, dans le signal compressé. Et l'information du signal compressé comprend pour chaque sous-groupe une indication de la forme du sous-groupe dans le groupe (par exemple une forme de damier).
Selon un autre aspect, il est proposé un procédé de décompression d'un signal d'image compressé selon le procédé de compression tel que défini ci-avant, le procédé de décompression comprenant, pour chaque composante couleur et pour chaque groupe de pixels, une détermination du niveau de la composante couleur desdits pixels à partir de ladite information associée. Plus précisément, cette détermination du niveau de la composante couleur desdits pixels comprend un calcul des valeurs approximées des niveaux de ladite composante couleur pour les pixels de l'ensemble ordonné correspondant à partir de la fonction d'approximation et une affectation de ces valeurs approximées calculées aux pixels correspondants du groupe à partir des indications de positions, et éventuellement une remise à l'échelle de ces valeurs si une normalisation a été effectuée lors de la compression. Selon un autre aspect, il est proposé un dispositif de compression d'un signal d'image initial en un signal d'image compressé, comprenant une entrée pour recevoir le signal d'image initial comportant une séquence de pixels, chaque pixel étant affecté de plusieurs composantes couleurs numériques, des moyens de traitement configurés, pour chaque composante couleur, pour . effectuer une subdivision de la séquence de pixels en plusieurs groupes de plusieurs pixels voisins, et pour chaque groupe d'au moins une partie des groupes, . élaborer un ensemble ordonné de pixels associé audit groupe à partir d'un ordonnancement monotone des pixels de chaque groupe en fonction du niveau de leur composante couleur, . effectuer une approximation des niveaux de la composante couleur des pixels dudit ensemble par une fonction d'approximation monotone à une variable liée aux rangs des pixels ordonnés dans ledit ensemble, une sortie pour délivrer le signal d'image compressé comportant pour chaque composante couleur et pour chaque groupe de pixels appartenant à ladite au moins une partie, une information comportant des indications de position des pixels ordonnés dans ledit groupe et les caractéristiques de la fonction d'approximation associé à ce groupe. Selon un mode de réalisation, les moyens de traitement sont en outre configurés pour effectuer un ajustement des caractéristiques de la fonction d'approximation associée à l'ensemble considéré de façon à minimiser l'erreur moyenne entre les niveaux de la composante couleur considérée affectée aux pixels dudit ensemble et les niveaux approximés de cette composante couleur.
Selon un mode de réalisation, la fonction d'approximation est une fonction paramétrable, et les moyens de traitement sont configurés pour ajuster les valeurs des paramètres pour chaque ensemble en fonction des valeurs des niveaux de la composante couleur considérée affectée aux pixels dudit ensemble, lesdites caractéristiques de la fonction d'approximation comportant lesdits paramètres. Selon un mode de réalisation, les moyens de traitement sont en outre configurés, dans l'élaboration de l'ensemble ordonné de pixels associé audit groupe, pour effectuer une normalisation des niveaux de la composante couleur considérée affectée aux pixels dudit groupe, et l'information associée audit groupe comprend en outre la valeur minimale et la valeur maximale desdits niveaux. Selon un mode de réalisation, les moyens de traitement sont en outre configurés, dans l'élaboration de l'ensemble ordonné de pixels associé audit groupe, pour ajouter un bruit pseudo-aléatoire sur les niveaux de la composante couleur considérée affectée aux pixels dudit groupe ou sur les niveaux normalisés. Selon un mode de réalisation, les moyens de traitement sont en outre configurés pour effectuer une subdivision de chaque groupe de pixels en sous-groupe de pixels, et à appliquer les traitements d'élaboration d'un ensemble ordonné et d'approximation sur une partie au moins des sous-groupes, ladite information du signal compressé comprenant en outre une indication de forme de chaque sous-groupe. Selon un autre aspect, il est proposé un dispositif de décompression d'un signal d'image compressé par le dispositif de compression tel que défini ci-avant, le dispositif de décompression comprenant des moyens de traitement configurés, pour chaque composante couleur et pour chaque groupe de pixels, pour déterminer le niveau de la composante couleur desdits pixels à partir de ladite information associée. Plus particulièrement les moyens de traitement sont configurés pour, lors de ladite détermination, effectuer un calcul des valeurs approximées des niveaux de ladite composante couleur pour les pixels de l'ensemble ordonné correspondant à partir de la fonction d'approximation et affecter ces valeurs approximées calculées aux pixels correspondants du groupe à partir des indications de positions, et éventuellement effectuer une remise à l'échelle de ces valeurs si une normalisation a été effectuée lors de la compression. Selon un autre aspect il est proposé un produit programme d'ordinateur chargeable directement dans une mémoire d'un système informatique, par exemple un processeur, comprenant des portions de code de logiciel pour l'exécution du procédé de compression ou du procédé de décompression tel que défini ci-avant lorsque ledit programme est exécuté sur ledit système informatique.
Selon un autre aspect, il est proposé un support, par exemple une mémoire programme, lisible par un système informatique, tel qu'un processeur, ayant des instructions exécutables par ordinateur adaptées pour provoquer l'exécution par le système informatique du procédé de compression ou de décompression tel que défini ci-avant.
Selon un autre aspect, il est proposé un signal d'image compressé, représentatif d'un signal d'image initial comportant une séquence de pixels, chaque pixel étant affecté de plusieurs composantes couleurs numériques, le signal d'image compressé comportant une pluralité d'informations, chaque information étant associée à une composante couleur et à un groupe de pixels de ladite séquence et contenant des indications de position dans ledit groupe, des pixels ordonnés, par exemple de façon monotone croissante ou monotone décroissante, en fonction de leur niveau de ladite composante couleur et des caractéristiques d'une fonction d'approximation, par exemple monotone croissante ou monotone décroissante, associée à ce groupe et permettant de déterminer pour chacun des pixels un niveau approximé de ladite composante couleur à partir de leur rang.
Dans le cas ou un groupe de pixels est subdivisé en sous- groupes de pixels, l'information du signal compressé associée à une composante couleur et à un sous-groupe de pixels peut contenir des indications de position dans ledit sous-groupe, des pixels ordonnés en fonction de leur niveau de ladite composante couleur, une indication de la forme du sous-groupe, et des caractéristiques d'une fonction d'approximation associée à ce sous-groupe et permettant de déterminer pour chacun des pixels un niveau approximé de ladite composante couleur à partir de leur rang. Dans d'autres cas, l'information du signal compressé associée à un groupe ou un sous-groupe, peut contenir une valeur de niveau de la composante couleur correspondante, valable pour tous les pixels du groupe ou du sous-groupe. Dans le cas où une information associée à un groupe ou un sous-groupe comporte des niveaux normalisés, par exemple compris entre 0 et 1, ladite information peut comprendre en outre une valeur minimale et une valeur maximale de niveau, destinées à permettre une remise à l'échelle desdits niveaux. Selon un autre aspect, il est proposé un signal d'image compressé, apte à engendrer un signal d'image reconstitué en vue notamment de l'affichage d'une image, comportant une séquence de pixels, chaque pixel étant affecté de plusieurs composantes couleurs numériques, le signal d'image compressé comportant une pluralité d'informations, chaque information étant associée à une composante couleur et à un groupe de pixels de ladite séquence et contenant des indications de position dans ledit groupe, des pixels ordonnés, par exemple de façon monotone croissante ou monotone décroissante, en fonction de leur niveau de ladite composante couleur et des caractéristiques d'une fonction d'approximation, par exemple monotone croissante ou monotone décroissante, associée à ce groupe et permettant de déterminer pour chacun des pixels, à partir de leur rang, un niveau approximé de ladite composante couleur dans le signal d'image reconstitué. Dans le cas ou un groupe de pixels est subdivisé en sous- groupes de pixels, l'information du signal compressé associée à une composante couleur et à un sous-groupe de pixels peut contenir des indications de position dans ledit sous-groupe, des pixels ordonnés en fonction de leur niveau de ladite composante couleur, une indication de la forme du sous-groupe, et des caractéristiques d'une fonction d'approximation associée à ce sous-groupe et permettant de déterminer pour chacun des pixels un niveau approximé de ladite composante couleur dans le signal d'image compressé, à partir de leur rang. Dans d'autres cas, l'information du signal compressé associée à un groupe ou un sous-groupe, peut contenir une valeur de niveau de la composante couleur correspondante dans le signal d'image reconstitué, valable pour tous les pixels du groupe ou du sous-groupe. Dans le cas où une information associée à un groupe ou un sous-groupe comporte des niveaux normalisés, par exemple compris entre 0 et 1, ladite information peut comprendre en outre une valeur minimale et une valeur maximale de niveau, destinées à permettre une remis à l'échelle desdits niveaux dans le signal d'image reconstitué. D' autres avantages et caractéristiques de l' invention apparaîtront à l'examen de la description détaillée de modes de mise en oeuvre et de réalisation, nullement limitatifs, et des figures 1 à 12 illustrant schématiquement différents modes de mise en oeuvre et de réalisation des procédés et dispositifs selon l'invention. Sur la figure 1, la référence DIS1 désigne un dispositif de compression d'un signal d'image. Le dispositif DIS1 peut être incorporé dans un décodeur vidéo DEC, par exemple un décodeur TV conforme aux normes MPEG. Le dispositif DIS1 reçoit un signal d'image initial SIM comportant une séquence BMP de pixels PX,,j. Chaque pixel est affecté de plusieurs composantes couleur numériques, ici trois composantes couleur, à savoir une composante de luminance Y, une composante de chrominance Cr et une autre composante de chrominance Cb. La séquence BMP de pixels peut être une trame complète de l'image stockée dans une mémoire vidéo. En variante, les pixels de la trame de l'image peuvent être délivrés séquentiellement un par un et ligne par ligne (format « raster »). Les pixels de la séquence peuvent être également délivrés macrobloc par macrobloc. Dans ce cas, les macroblocs sont stockés dans une mémoire vidéo puis traités par le dispositif DIS1. Lorsque les pixels arrivent séquentiellement, dans un format du type raster, ils sont également stockés dans une mémoire vidéo de façon à être ultérieurement traités par le dispositif DIS1. Le dispositif DIS1 comporte des moyens de traitement MT1 pour traiter le signal d'image SIM et délivrer, pour chaque composante couleur, un signal d'image compressé SIC.
Ce signal d'image SIC est ensuite délivré via par exemple une liaison filaire, à un contrôleur d'écran CTRL comportant un dispositif de décompression DI52. Le signal SIC est traité par des moyens de traitement MT2 qui reconstituent la séquence BMP de pixels affectés des trois composantes couleur Y, Cr, Cb en vue de l'affichage de l'image sur un écran ECR, par exemple un écran d'un téléviseur haute définition. Les moyens de traitement MT1 et MT2 peuvent être réalisés par exemple par des circuits intégrés spécifiques (ASIC) ou bien par des modules logiciels au sein de processeurs, ces modules logiciels pouvant être stockés dans des mémoires programmes, par exemple du type mémoire morte (ROM, EEPROM..). On va maintenant décrire plus en détail, en se référant plus particulièrement aux figures 2 et suivantes, un exemple de procédé de compression du signal d'image SIM selon l'invention mis en oeuvre par les moyens de traitement MT1 du dispositif de compression DIS1 incorporé dans le décodeur MPEG DEC. Les composantes couleur affectées aux différents pixels sont traitées indépendamment, les étapes mises en oeuvre étant identiques pour chacune des composantes couleur. Les traitements effectués sur les différentes composantes couleur peuvent l'être séquentiellement ou en parallèle. On suppose sur la figure 2, que c'est la composante de luminance Y qui est traitée.
La séquence de pixels BMP comporte donc une matrice de données numériques représentant pour les pixels de la séquence les niveaux de la composante couleur Y. La séquence de pixels BMP est subdivisée (étape 20) en plusieurs groupes GRk de plusieurs pixels voisins.
Dans le cas où le groupe est une zone carrée de 2' x 2' pixels, le groupe minimum est un groupe 2x2 pixels respectivement situés sur deux lignes voisines et deux colonnes voisines. Bien entendu, il est possible de regrouper les pixels en des groupes de taille plus importants, par exemple des groupes de 4x4 pixels respectivement répartis sur quatre lignes voisines et quatre colonnes voisines. Plus la taille du groupe est petite, plus le taux de compression est faible. A l'inverse, plus le groupe est important, plus le taux de compression est élevé mais, comme on le verra plus en détail ci après, plus le nombre de paramètres d'approximation utilisés est coûteux et plus les erreurs de quantification sont visibles sur l'image. Cela étant, un groupe de 4x4 pixels est un bon compromis qui permet d'avoir un taux de compression d'environ 2 avec une bonne qualité d'image restituée, en particulier pour des trames de 4k x 2k pixels. Bien entendu, lorsque les pixels de la séquence arrivent séquentiellement les uns à la suite des autres et ligne par ligne, conformément au format raster, il est nécessaire, lorsqu'on utilise des groupes de 4x4 pixels, de tout d'abord mémoriser au moins quatre lignes de pixels avant de commencer l'étape 20 de subdivision. Les composantes couleur peuvent être codées par exemple sur 8, 10, 12 voire 24 bits. On effectue ensuite, sur chaque groupe GRk, une normalisation 30 (figure 3) des niveaux de la composante couleur considérée, ici la composante couleur Y, affectée aux pixels du groupe.
Plus précisément, la valeur normalisée NYN de la luminance Y du pixel PX du groupe peut être donnée par la formule (1) ci-dessous : NYN = (NY - Mink )/(Max k - Min k ( 1 ) dans laquelle NY désigne la valeur initiale de la luminance Y du pixel PX, Mink désigne la valeur minimale des niveaux de la composante couleur Y du groupe GRk et Maxk désigne la valeur maximale de ces niveaux. Les valeurs normalisées des niveaux de la composante couleur sont ainsi comprises entre 0 et 1 et sont typiquement codées sur huit bits. Bien entendu, bien que la normalisation ait été appliquée ici après la subdivision de la séquence de pixels en groupes, cette normalisation aurait pu être effectuée directement sur la séquence de pixels avant l'étape de subdivision 20. Outre le fait que cette étape de normalisation permette de réduire le nombre de bits des mots numériques représentant les niveaux des composantes couleur des pixels du groupe, elle permet également de réduire le risque d'apparition d'un phénomène de bandes de couleurs (colour banding) sur l'image reconstituée. A l'étape suivante (figure 4) les moyens de traitement MT1 rajoutent au niveau normalisé de la composante couleur, un bruit aléatoire. En pratique, comme illustré sur la figure 4, l'adjonction d'un bruit aléatoire sur les mots numériques NYN de huit bits, consiste par exemple à modifier aléatoirement la valeur des deux bits de poids faible b7, b8 (étape 40), de façon à obtenir un mot bruité NYNB. L'adjonction du bruit est aléatoire ou pseudo-aléatoire en ce sens que les deux bits de poids faible des différents mots numériques NYN ne sont pas modifiés de la même façon pour tous les mots numériques. En pratique, cette adjonction de bruit ne modifie pas la qualité de l'image car les six premiers bits du mot numérique b1-b6 correspondent à 36 dB visuels et les deux derniers bits de poids faible correspondent à des modifications de la composante couleur non visibles par l'oeil. Cela étant, cette adjonction de bruit permet de disperser de façon aléatoire l'erreur de quantification dans l'approximation qui sera effectuée ultérieurement. Bien entendu, cette adjonction de bruit aurait pu être effectuée avant l'étape de normalisation. Le groupe GRk de pixels est, bien que cela ne soit pas indispensable, subdivisé ici en deux sous-groupes entrelacés, chaque sous-groupe ayant la forme d'un damier. Ainsi, le sous-groupe 1, SGR1, comporte sur la figure 5 les carrés blancs tandis que le sous-groupe 2, SGR2, comporte les carrés hachurés. Les traitements que vont subir les deux sous-groupes sont identiques et peuvent être effectués séquentiellement ou en parallèle.
On ne décrira maintenant que les traitements appliqués au sous- groupe SGR1. Au sein du sous-groupe SGR1, le pixel PX1,1 occupe la position POS=1, le pixel PX1,3 occupe la position POS=2, le pixel PX2,2 occupe la position POS=3. Le pixel PX2,4 occupe la position POS=4. Le pixel PX3,1 occupe la position POS=5. Le pixel PX3,3 occupe la position POS=6. Le pixel PX4,2 occupe la position POS=7 et le pixel PX4,4 occupe la position POS=8. Par ailleurs, la valeur normalisée bruitée NYNB,,j de la composante Y est affectée au pixel PX,,j.
Et, comme illustré sur la figure 5, les moyens de traitement procèdent à un ordonnancement monotone 50 des pixels du sous-groupe 1 en fonction du niveau de leur composante couleur, ici la composante Y. L'ordonnancement est monotone mais il peut être croissant ou décroissant. On suppose dans cet exemple que l'ordonnancement est monotone croissant depuis le niveau le plus faible, en l'espèce le niveau NYN131,1 jusqu'au niveau le plus fort en l'espèce le niveau NYNB3,3.
On obtient donc à l'issue de cet ordonnancement, l'ensemble ordonné ENSk au sein duquel la valeur NYNB1,1 occupe le rang 1 et la valeur NYNB3,3 occupe le rang 8. Bien entendu, il aurait été tout à fait possible d'effectuer cet ordonnancement sur le groupe entier GRk. Cela étant, le fait de travailler ici sur deux sous-groupes indépendants permet notamment d'obtenir une décorrélation des erreurs d'approximation lors de l'approximation des niveaux NYNB de la composante couleur, qui va maintenant être décrite en référence aux figures 6 à 9.
D'une façon générale, comme illustré sur la figure 6, les moyens de traitement MT1 effectuent une approximation 60 des niveaux bruités NYNB de la composante couleur Y des pixels de l'ensemble ENSk par une fonction d'approximation Fpi, monotone, à une variable, qui est ici le rang rg des pixels ordonnés dans ledit ensemble ENSk. Et, pour chaque ensemble ENSk, on définit les paramètres pi de la fonction d'approximation. Ces paramètres pi représentent les caractéristiques de la fonction d'approximation associée à l'ensemble considéré ENSk.
De façon à améliorer encore la qualité de l'image restituée, les moyens de traitement procèdent à un ajustement de ces caractéristiques de façon à minimiser l'erreur moyenne entre les niveaux de la composante couleur considérée affectée aux pixels dudit ensemble ENSk et les niveaux approximés de cette composante couleur.
Et, cet ajustement des paramètres est effectué pour chaque ensemble en fonction des valeurs des niveaux des composantes couleur considérées. Ceci est illustré plus particulièrement sur les figures 7 à 9. Bien que la fonction d'approximation puisse être toute fonction monotone, une fonction polynominale permet d'effectuer de façon très simple une telle approximation. Cela étant, comme illustré sur les figures 7 à 9, cette fonction polynominale peut être formée de deux fonctions polynominales d'ordre 1 en fonction de la valeur des rangs des pixels de l'ensemble ordonné. Plus précisément, sur la figure 7, la courbe Cl représente l'évolution des niveaux de la composante de luminance Y des pixels de l'ensemble ENSk en fonction du rang rg de ces pixels. Les niveaux varient de 0 pour le pixel de rang 1 à 1 pour le pixel de rang 8. La courbe C2 représente les valeurs des pentes possibles pour l'approximation de la courbe Cl, calculées à partir du pixel de rang 1. Sur la figure 8, on retrouve la courbe Cl et cette fois-ci, la courbe C3 représente les valeurs des pentes possibles permettant l'approximation de la courbe Cl, calculées à partir du pixel de rang 8. Il en résulte alors, comme illustré sur la figure 9, que la courbe Cl peut être approximée par la fonction F formée ici de deux pentes de valeurs a et b respectivement affectées aux pixels de rangs 1 à rga et de rangs rga+1 à n où n désigne le nombre total de pixels. Plus précisément, la valeur NYNBrg du pixel de rang rg peut être définie par la formule (2) ci-dessous : NYNB r g = a(rg (2) pour tous les pixels dont les rangs rg varient de 1 à rga (rga=2 Par ailleurs, pour tous les pixels dont les rangs varient de rga+1 à n (n=8 dans le cas présent), la valeur NYNBrg peut être définie par la formule (3) ci-dessous : NYNB rg = 1 - rg) (3) Une telle fonction F minimise l'erreur entre les valeurs approximées NYNBrg et les valeurs NYNB de l'ensemble ENSk. Les moyens de traitement MT1 élaborent alors pour le sous-groupe SGR1k et pour la composante de luminosité Y, une information ou vecteur Vky (étape 100, figure 10). Cette information ou vecteur comporte la valeur minimale Mink et la valeur maximale Maxk de la composante couleur des pixels du sous-groupe, les indications de position idp des pixels ordonnés dans le sous-groupe. Ces informations de position sont ainsi ici la suite de nombres 1, 8, 4, 3, 7, 5, 2, 6. Le vecteur Vky comporte également une indication idf relative à la forme du sous-groupe dans le groupe (en l'espèce il s'agit d'un damier), ainsi que les paramètres pi de la fonction d'approximation F. Dans le cas présent, le vecteur Vky comprendrait les deux valeurs a et b des deux pentes ainsi que la valeur rga. Bien entendu, dans le cas où les niveaux des composantes couleur sont égaux pour tous les pixels du sous-groupe, on n'effectue pas d'approximation et on ne transmet pas la valeur de ces niveaux, éventuellement normalisée. A titre indicatif, si l'on considère un groupe de 4x4 pixels avec des composantes couleur codées sur 10 bits, représentant un total de 480 bits de données, on peut les comprimer en 248 bits, ce qui donne un taux de compression d'environ 2. Et, comme illustré sur la figure 11, le signal d'image compressé SIC délivré par les moyens de traitement MT1 comporte les vecteurs Vky pour la composante de luminance Y et pour l'ensemble des groupes (k variant de 1 à g où g désigne le nombre de groupes), de même que les vecteurs analogues Vk,cr pour la composante de chrominance Cr et les vecteurs Vk,cb pour la composante de chrominance Cb. Les moyens de traitement MT2 du dispositif de décompression DI52 du contrôleur CTRL reconstituent alors (étape 120, figure 12) la séquence de pixels BMP à partir du signal d'image compressé SIC. Plus précisément, pour chaque groupe k ou sous-groupe k, pour chaque composante couleur (Y par exemple), les moyens de traitement MT2 recalculent tout d'abord (étape 1200) les valeurs approximées des niveaux NYNrg de la composante couleur associée au groupe ou au sous-groupe considéré pour les pixels de l'ensemble ordonné correspondant à partir de la fonction d'approximation F et des paramètres pi reçus.
Puis, a partir de l'indication de forme idf du sous-groupe éventuel et des indications de position idp, ces valeurs approximées recalculées sont affectées aux pixels correspondants du groupe (repositionnement 1201) et, enfin, les valeurs des niveaux peuvent être remises à l'échelle (1202) à partir des valeurs Mink et Maxk reçues par la formule (4) suivante : NY(PX) = NYMPX)* (Max k - Min k ) ± Min k (4) Bien entendu, il serait tout à fait possible d'intervertir l'étape 1202 de remise à l'échelle et l'étape 1201 de repositionnement. L'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation et de mise en oeuvre qui viennent d'être décrits mais en embrase toutes les variantes.
Ainsi, bien que l'on ait décrit des sous-groupes en forme de damier, il serait possible d'utiliser d'autres types de sous-groupes, par exemple des groupes de lignes voisines ou des groupes de colonnes voisines.

Claims (27)

  1. REVENDICATIONS1. Procédé de compression d'un signal d'image initial en un signal d'image compressé, le signal d'image initial comportant une séquence de pixels, chaque pixel étant affecté de plusieurs composantes couleurs numériques, le procédé comprenant pour chaque composante couleur, une subdivision (20) de la séquence de pixels en plusieurs groupes (GRk) de plusieurs pixels voisins, et pour chaque groupe d'au moins une partie des groupes, une élaboration (30, 40, 50) d'un ensemble ordonné (ENSk) de pixels associé audit groupe comportant un ordonnancement (50) monotone des pixels du groupe en fonction du niveau de leur composante couleur, une approximation (60) des niveaux de la composante couleur des pixels dudit ensemble par une fonction d'approximation monotone à une variable liée aux rangs des pixels ordonnés dans ledit ensemble, le signal d'image compressé (SIC) comportant, pour chaque composante couleur et pour chaque groupe de pixels appartenant à ladite au moins une partie, une information (Vky) comportant des indications de position des pixels ordonnés dans ledit groupe et les caractéristiques de la fonction d'approximation associé à ce groupe.
  2. 2. Procédé selon la revendication 1, comprenant en outre un ajustement des caractéristiques de la fonction d'approximation (Fp,) associée à l'ensemble considéré de façon à minimiser l'erreur moyenne entre les niveaux de la composante couleur considérée affectée aux pixels dudit ensemble et les niveaux approximés de cette composante couleur.
  3. 3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, dans lequel la fonction d'approximation est une fonction paramétrable dont les valeurs des paramètres (pi) sont ajustées pour chaque ensemble en fonction des valeurs des niveaux de la composante couleur considérée affectée aux pixels dudit ensemble, lesdites caractéristiques de la fonction d'approximation comportant lesdits paramètres.
  4. 4. Procédé selon la revendication 3, dans lequel la fonction d'approximation (Fp,) comprend au moins une fonction polynominale.
  5. 5. Procédé selon l'une des revendications précédentes, dans lequel l'élaboration de l'ensemble ordonné de pixels associé audit groupe comprend en outre une normalisation (30) des niveaux de la composante couleur considérée affectée aux pixels dudit groupe, et ladite information associée audit groupe comprend en outre la valeur minimale et la valeur maximale desdits niveaux.
  6. 6. Procédé selon l'une des revendications précédentes, dans lequel l'élaboration de l'ensemble ordonné de pixels associé audit groupe comprend en outre une adjonction (40) d'un bruit pseudo- aléatoire sur les niveaux de la composante couleur considérée affectée aux pixels dudit groupe ou sur les niveaux normalisés.
  7. 7. Procédé selon l'une des revendications précédentes, dans lequel ladite au moins une partie contient les groupes dont au moins deux niveaux de la composante couleur considérée (Y) sont différents.
  8. 8. Procédé selon l'une des revendications 1 à 6, dans lequel le signal d'image compressé, comporte, pour un groupe dont tous les niveaux de la composante couleur considérée sont identiques, une indication de la valeur de ce niveau.
  9. 9. Procédé selon l'une des revendications précédentes, dans lequel la séquence de pixels est une matrice de pixels et chaque groupe de pixels est une zone de 2Px2" pixels voisins, p et pv étant des nombres entiers qui peuvent être différents ou égaux .
  10. 10. Procédé selon l'une des revendications précédentes, comprenant en outre une subdivision des groupes de pixels en sous- groupes de pixels (SGR1, SGR2), et une application des étapes d'élaboration d'un ensemble ordonné et d'approximation sur une partie au moins des sous-groupes, ladite information du signal compressé comprenant des indications de forme (idf) des sous-groupes.
  11. 11. Procédé selon la revendication 10, dans lequel ladite au moins une partie contient les groupes dont au moins deux niveaux de la composante couleur considérée sont différents.
  12. 12. Procédé de décompression d'un signal d'image compressé selon le procédé selon l'une des revendications 1 à 11, comprenant pour chaque composante couleur et pour chaque groupe de pixels, unedétermination (120) du niveau de la composante couleur desdits pixels à partir de ladite information associée.
  13. 13. Dispositif de compression d'un signal d'image initial en un signal d'image compressé, comprenant une entrée pour recevoir le signal d'image initial (SIM) comportant une séquence de pixels, chaque pixel étant affecté de plusieurs composantes couleurs numériques, des moyens de traitement (MT1) configurés, pour chaque composante couleur, pour effectuer une subdivision de la séquence de pixels en plusieurs groupes de plusieurs pixels voisins, et pour chaque groupe d'au moins une partie des groupes, élaborer un ensemble ordonné de pixels associé audit groupe à partir d'un ordonnancement monotone des pixels de chaque groupe en fonction du niveau de leur composante couleur, effectuer une approximation des niveaux de la composante couleur des pixels dudit ensemble par une fonction d'approximation monotone à une variable liée aux rangs des pixels ordonnés dans ledit ensemble, une sortie pour délivrer le signal d'image compressé (SIC) comportant pour chaque composante couleur et pour chaque groupe de pixels appartenant à ladite au moins une partie, une information comportant des indications de position des pixels ordonnés dans ledit groupe et les caractéristiques de la fonction d'approximation associé à ce groupe.
  14. 14. Dispositif selon la revendication 13, dans lequel les moyens de traitement (MT1) sont en outre configurés pour effectuer un ajustement des caractéristiques de la fonction d'approximation associée à l'ensemble considéré de façon à minimiser l'erreur moyenne entre les niveaux de la composante couleur considérée affectée aux pixels dudit ensemble et les niveaux approximés de cette composante couleur.
  15. 15. Dispositif selon la revendication 13 ou 14, dans lequel la fonction d'approximation est une fonction paramétrable, et les moyens de traitement (MT1) sont configurés pour ajuster les valeurs des paramètres pour chaque ensemble en fonction des valeurs des niveaux de la composante couleur considérée affectée aux pixels duditensemble, lesdites caractéristiques de la fonction d'approximation comportant lesdits paramètres.
  16. 16. Dispositif selon la revendication 15, dans lequel la fonction d'approximation (Fp,) comprend au moins une fonction polynominale.
  17. 17. Dispositif selon l'une des revendications 13 à 16, dans lequel les moyens de traitement (MT1) sont en outre configurés, dans l'élaboration de l'ensemble ordonné de pixels associé audit groupe, pour effectuer une normalisation des niveaux de la composante couleur considérée affectée aux pixels dudit groupe, et l'information associée audit groupe comprend en outre la valeur minimale et la valeur maximale desdits niveaux.
  18. 18. Dispositif selon l'une des revendications 13 à 17, dans lequel les moyens de traitement (MT1) sont en outre configurés, dans l'élaboration de l'ensemble ordonné de pixels associé audit groupe, pour ajouter un bruit pseudo-aléatoire sur les niveaux de la composante couleur considérée affectée aux pixels dudit groupe ou sur les niveaux normalisés.
  19. 19. Dispositif selon l'une des revendications 13 à 18, dans lequel ladite au moins une partie contient les groupes dont au moins deux niveaux de la composante couleur considérée sont différents.
  20. 20. Dispositif selon l'une des revendications 13 à 18, dans lequel le signal d'image compressé (SIC), comporte, pour un groupe dont tous les niveaux de la composante couleur considérée sont identiques, une indication de la valeur de ce niveau.
  21. 21. Dispositif selon l'une des revendications 13 à 20, dans lequel la séquence de pixels est une matrice de pixels et chaque groupe de pixels est une zone de 2Px2Pv pixels voisins, p et pv étant des nombres entiers qui peuvent être différents ou égaux.
  22. 22. Dispositif selon la revendication 16, dans lequel les moyens de traitement (MT1) sont en outre configurés pour effectuer une subdivision de chaque groupe de pixels en sous-groupe de pixels, et à appliquer les traitements d'élaboration d'un ensemble ordonné et d'approximation sur une partie au moins des sous-groupes, laditeinformation du signal compressé comprenant des indications de forme (idf) des sous-groupes.
  23. 23. Dispositif selon la revendication 22, dans lequel ladite au moins une partie contient les sous-groupes dont au moins deux niveaux de la composante couleur considérée sont différents.
  24. 24. Dispositif de décompression d'un signal d'image compressé par le dispositif de compression selon l'une des revendications 13 à 23, comprenant des moyens de traitement (MT2) configurés, pour chaque composante couleur et pour chaque groupe de pixels, pour déterminer le niveau de la composante couleur desdits pixels à partir de ladite information associée.
  25. 25. Produit programme d'ordinateur chargeable directement dans une mémoire d'un système informatique, comprenant des portions de code de logiciel pour l'exécution du procédé de compression selon l'une des revendications 1 à 11 ou du procédé de décompression selon la revendication 12, lorsque ledit programme est exécuté sur ledit système informatique.
  26. 26. Support lisible par un système informatique, ayant des instructions exécutables par ordinateur adaptées pour provoquer l'exécution par le système informatique du procédé de compression selon l'une des revendications 1 à 11 ou du procédé de décompression selon la revendication 12.
  27. 27. Signal d'image compressé, représentatif d'un signal d'image initial comportant une séquence de pixels, chaque pixel étant affecté de plusieurs composantes couleurs numériques, le signal d'image compressé comportant une pluralité d'informations (Vky), chaque information étant associée à une composante couleur et à un groupe de pixels et contenant des indications de position dans ledit groupe, des pixels ordonnés en fonction de leur niveau de ladite composante couleur et des caractéristiques d'une fonction d'approximation associée à ce groupe et permettant de déterminer pour chacun des pixels un niveau approximé de ladite composante couleur à partir de leur rang.
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