FR3018149A1 - Procede et dispositif de selection d'un operateur de conversion de dynamique d'image, programme d'ordinateur et support de stockage correspondant - Google Patents

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tmoi
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Dominique Thoreau
Ronan Boitard
Catherine Serre
David Touze
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Abstract

L'invention concerne un procédé de codage d'images comprenant une étape de découpage (11) d'au moins une image en blocs de pixels. Selon l'invention, un tel procédé comprend en outre, pour au moins un bloc de pixels de ladite image, dit bloc original, une étape de détermination (12), par optimisation d'un critère de débit/distorsion, déterminant conjointement un couple d'informations comprenant : - une information i représentative de la sélection d'un opérateur de conversion de dynamique d'image (TMOi) appliqué audit bloc original (BHDR1) pour obtenir un bloc modifié (Bcr1) dont la dynamique est moins élevée que celle du bloc original, une information j représentative de la sélection d'un mode de codage (Jmode_j) audit un bloc modifié (Bcr1). ledit critère de débit/distorsion étant obtenu en fonction d'au moins une distorsion (Dist) obtenue au moins à partir d'une version reconstruite (Bdec1) dudit bloc original (BHDR1) après codage et décodage dudit bloc modifié (Bcr1).

Description

PROCEDE ET DISPOSITIF DE SELECTION D'UN OPERATEUR DE CONVERSION DE DYNAMIQUE D'IMAGE, PROGRAMME D'ORDINATEUR ET SUPPORT DE STOCKAGE CORRESPONDANT. 1. Domaine de l'invention Le domaine de l'invention est celui du codage et du décodage d'images vidéo. Plus précisément, l'invention se rapporte au domaine général du codage d'images mettant en oeuvre une conversion de dynamique d'image et du codage d'image dont la dynamique a été convertie. Une telle conversion permet par exemple de réduire la dynamique d'une image, ou d'une séquence d'image, c'est-à-dire pour modifier les valeurs de luminance des pixels de cette image (ou de chacune des images d'une séquence d'image) qui appartiennent à une plage de valeurs de dynamique donnée de manière à obtenir des valeurs de luminance qui appartiennent à une plage de valeur de dynamique moins élevée que celle de l'image originale (de la séquence d'image originale).
L'invention trouve notamment des applications dans le domaine de l'imagerie à grande gamme dynamique (HDR pour « High Dynamic Range »), pour le codage d'images HDR à partir d'images à plus faible dynamique (LDR pour « Low Dynamic Range ») ou inversement. 2. Art antérieur Il est connu d'utiliser des opérateurs (Tone Mapping Operators en anglais ou encore Tone Reproducers, en abrégé TMO) pour modifier (on dit aussi convertir ou adapter) la dynamique d'une image dite originale qui peut-être, par exemple, acquise par une caméra de dynamique importante (High Dynamic Range en anglais) de manière à obtenir une image dont la dynamique est plus faible (Low Dynamic Range en anglais) et ce de manière à adapter la dynamique de l'image originale à celle, par exemple, d'un écran sur lequel est affichée cette image. Par la suite, convertir, adapter ou modifier la dynamique d'une image est équivalent à convertir, adapter ou modifier la composante (les valeurs) de luminance de cette image.
Si l'image originale une fois sa dynamique modifiée est destinée à un système de visualisation, la composante de luminance de cette image adaptée est alors quantifiée et encodée de manière à être compatible avec un standard de visualisation (BT 709, etc.). Dans ce cas, on ne parle pas de composante de luminance mais habituellement de composante luma. La luminance quant à elle correspond à une unité physique exprimée en cd/m2.
L'invention s'applique tout autant à une composante de luminance qu'à une composante luma. L'un de ces opérateurs TMO est celui mis au point par Reinhard qui est communément appelé opérateur PTR (Reinhard, E., Stark, M., Shirley, P., and Ferwerda, J., /Photographic tone reproduction for digital images," ACM Transactions on Graphics 21 (July 2002)). Le principe de cet opérateur de conversion de dynamique d'image est de modifier la composante de luminance Lw d'une image originale de manière à obtenir une composante de luminance Ld dite modifiée de l'image en utilisant une courbe de mise en correspondance de type sigmoïde donnée par l'équation (eq. 1) : Ld = Ls Ls _ + 1) (1 -I- LWInte 1+Ls ' avec Lwhite une valeur de luminance utilisée pour écrêter des zones à fortes valeurs de luminance, Ld une matrice dont la taille est celle de l'image et comprenant les valeurs de luminance des pixels de l'image qui sont exprimées dans une plage de valeurs de dynamique moins élevée que celle de l'image originale et 1_, une matrice dont la taille est celle de l'image et qui comprend les valeurs de luminance obtenue par l'équation (eq. 2) : Ls = Lw (eq. 2) avec a une valeur d'exposition choisie, k, communément appelée clé, qui définit une indication de la brillance de l'image donnée par l'équation (eq. 3) : k = exp riv=1 lo g (8 + Lw (i))) (eq. 3) avec N le nombre de pixels de l'image, 8 une valeur qui évite toute singularité et Lw(i) la valeur de luminance d'un pixel i de la composante de luminance Lw de l'image. Les valeurs a et Lwhite sont deux paramètres de cet opérateur TMO qui sont fixés, par exemple, à 18% pour le paramètre a et à la valeur de luminance maximale de l'image originale pour le paramètre Lwhite. L'équation (eq. 1) peut être reformulée en ignorant le facteur servant à écrêter des zones à fortes valeurs de luminance: Ld = LS 1+ s (eq. 4) Il est également connu des opérateurs qui modifient la dynamique de chaque image d'une séquence d'image indépendamment de la dynamique des autres images de cette séquence d'image et de choisir, pour chaque conversion d'une image, une clé en fonction des pixels de cette image et des pixels d'un nombre prédéterminé d'images qui précèdent temporellement l'image à convertir dans la séquence d'image (Kong, S. B., Uyttendaele, M., Winder, S., and Szeliski, R., /High dynamic range video," in [ ACM SIG-GRAPH 2003 Papers on - SIGGRAPH '03 1, 319, ACM Press, New York, New York, USA (2003)). Plus précisément, la clé est calculée à partir de l'équation (eq. 3) dans laquelle N est égal à la somme du nombre de pixels de l'image à convertir et des nombres de pixels des images qui la précèdent temporellement dans la séquence d'image. Il est également connu des opérateurs qui utilisent un nombre d'images précédentes qui est adapté dynamiquement selon la clé de l'image courante et de celles des images précédentes (Ramsey, S. Ill, J. J. and Hansen, C. /Adoptive temporal tone mapping," Computer Graphics and Imaging- 2004 (3), 3{7 (2004)).
Il est aussi connu des opérateurs qui comparent une image originale avec une réponse visuelle du système visuel humain (HVS) à une image dont les valeurs de luminance appartiennent à une dynamique adaptée à un écran (Mantiuk, R., Daly, S., and Kerofsky, L., « Display adoptive tone mapping » ACM Transactions on Graph-ics 27, 1 (Aug. 2008)) ce qui permet d'obtenir une image dont la perception visuelle sur cet écran est la moins distordue possible. Une minimisation d'une erreur résiduelle entre les résultats des réponses du système visuel humain est calculée au cours de ces procédés. Cette minimisation aboutit à une courbe de conversion qui est linéaire par morceaux et calculée image par image. Il est également connu d'appliquer un traitement à une séquence d'image résultante de l'application d'un opérateur de conversion de dynamique d'image, précédemment cité, à chaque image d'une séquence originale, et ce, pour préserver la cohérence temporelle de la brillance entre les images de la séquence d'image originale. Par exemple, Boitard et al. (R. Boitard et al. ,"Temporal coherency for video tone mapping," in Proc. SPIE 8499, Applications of Digital Image Processing XXXV, 2012.) proposent que la dynamique des valeurs de la composante de luminance Ld modifiée d'une image d'une séquence d'image originale par un des opérateurs de conversion de dynamique d'image précédemment cités est réduite d'une valeur calculée à partir d'une caractéristique globale de la séquence d'image originale. La composante de luminance de dynamique réduite L'd est alors donnée par l'équation(eq. 5) : L'd = R. Ld (eq. 5) Selon une variante, la composante de luminance de dynamique réduite L'd est donnée par l'équation (eq. 6) : L'd = (x + (1 - x).R)Ld (eq. 6) avec x un décalage de la valeur de réduction fixé par exemple par un utilisateur.
Dans le cas particulier où l'opérateur de conversion de dynamique d'image est un opérateur PTR, la valeur R est donnée par l'équation (eq. 7) : R = kp (eq. 7) kp+kv Ce dernier mode de réalisation permet de préserver la perception d'un objet présent dans la séquence d'image d'origine et d'assurer la cohérence temporelle de la brillance entre les images de la séquence d'image originale. Selon un mode de réalisation, la valeur R est donnée par l'équation (eq. 8) : kilDR.ki,mDRax kFIDR.kI,DRi i,maavec kt-1DR la clé de la composante de luminance de l'image à convertir de la séquence d'image originale, ktimDRax la clé maximale parmi les clé des composantes de luminance des images de la séquence d'image originale, Icii:DR la clé de la composante de luminance modifiée Ld de l'image à convertir et kI,DmRax la clé maximale parmi les clés des composantes de luminance modifiées Ld issues de la séquence d'image originale. Toutefois, les inventeurs ont observé que les images résultantes d'une telle conversion de dynamique d'image, puis codées pour limiter leurs tailles à des fins de stockage ou pour limiter leurs débits à des fins de transmission sur des canaux de communication, ne présentent pas, une fois reconstruites après codage et décodage, une qualité de restitution satisfaisante, des déformations de reconstruction apparaissant de manière non-homogène sur les images reconstruites.
En effet, la conversion de dynamique comme le codage puis le décodage entraîne des pertes notamment liées à la quantification relative à l'utilisation d'opérateurs de conversion de dynamique pour convertir une image. Il existe donc un besoin pour une nouvelle technique permettant d'optimiser la qualité de reconstruction, après codage, d'images dont la dynamique a été convertie. 3. Exposé de l'invention L'invention a pour but de pallier au moins à l'un des inconvénients précédemment cités et propose une nouvelle solution sous la forme d'un procédé de codage d'images d'une séquence d'images comprenant une étape de découpage d'au moins une image de ladite séquence d'images, dite image originale, en blocs de pixels, Selon l'invention, un tel procédé comprend en outre, pour au moins un bloc de pixels de ladite image originale, dit bloc original, une étape de détermination, par (eq. 8) optimisation d'un critère de débit/distorsion, déterminant conjointement un couple d'informations comprenant : une information i représentative de la sélection d'un opérateur de conversion de dynamique d'image parmi un ensemble d'opérateurs de conversion de dynamique d'image, chaque opérateur de conversion de dynamique d'image étant appliqué audit bloc original pour obtenir un bloc modifié dont la dynamique est moins élevée que celle du bloc original, une information j représentative de la sélection d'un mode de codage audit un bloc modifié. ledit critère de débit/distorsion étant obtenu, pour chaque couple formé d'un opérateur de conversion de dynamique d'image et d'un mode de codage, en fonction d'au moins une distorsion obtenue au moins à partir d'une version reconstruite dudit bloc original après au moins codage et décodage dudit bloc modifié par ledit opérateur de conversion de dynamique d'image.
Ainsi, l'invention repose sur une approche nouvelle et inventive de codage d'image et de vidéo de grande gamme dynamique (HDR pour « High Dynamic Range » en anglais), la conversion de dynamique étant spatialement adaptée pour chaque bloc de sorte à obtenir le couple (opérateur de conversion de dynamique d'image; mode de codage) permettant d'obtenir la meilleure reconstruction d'image ou de vidéo HDR, selon un critère de distorsion défini en fonction d'au moins une distorsion obtenue au moins à partir d'une version reconstruite du bloc original après au moins codage et décodage du bloc modifié par l'opérateur de conversion de dynamique d'image. En d'autres termes la présente invention propose de convertir chaque bloc des images de dynamique importante HDR en utilisant un opérateur de conversion de dynamique d'image afin de délivrer des blocs dont la gamme dynamique est plus faible (LDR pour « Low Dynamic Range » en anglais), puis, de coder chaque bloc de dynamique plus faible obtenu à l'issue de cette conversion de dynamique avec un mode de codage optimisé conjointement avec l'opérateur de conversion de dynamique. En d'autres termes, l'invention propose de déterminer et sélectionner au préalable localement pour chaque bloc d'image un couple (opérateur de conversion de dynamique d'image; mode de codage) qui optimise un critère de débit/distorsion couramment appelé Rdo (« Rate Distortion optimisation » en anglais). Pour ce faire, l'ensemble des couples (opérateur de conversion de dynamique d'image; mode de codage) possible est formé, puis ces couples sont appliqués successivement à un bloc HDR, l'opérateur de conversion de dynamique d'image du couple considéré délivrant un bloc LDR, celui-ci étant par la suite codé par le mode de codage du couple considéré. Puis, le bloc LDR codé obtenu à partir d'un couple (opérateur de conversion de dynamique d'image; mode de codage) est reconstruit en bloc HDR au moins par décodage afin de déterminer le critère de débit/distorsion correspondant à ce couple. En effet, le critère de débit/distorsion est obtenu, pour chaque couple formé d'un opérateur de conversion de dynamique d'image et d'un mode de codage, en fonction d'au moins une distorsion obtenue au moins à partir d'une version reconstruite du bloc HDR après au moins codage et décodage du bloc LDR correspondant (i.e. le bloc HDR modifié par l'opérateur de conversion de dynamique d'image). Puis, lorsque l'ensemble des couples (opérateur de conversion de dynamique d'image; mode de codage) formés a été appliqué au bloc considéré, le couple, dont le critère de débit/distorsion correspond au meilleur compromis entre coût minimum de codage et erreur minimum de reconstruction, est sélectionné pour le codage ultérieur du bloc considéré et associé à ce couple (opérateur de conversion de dynamique d'image; mode de codage) optimal. L'invention permet ainsi d'encoder une image LDR issue d'une image HDR via l'utilisation de différents opérateurs de conversion de dynamique. En effet, pour une image HDR donnée découpée en une pluralité de blocs, le codage des images LDR obtenues après conversion de dynamique est apte à utiliser, pour une image, plusieurs couples (opérateur de conversion de dynamique d'image; mode de codage), chaque couple étant « optimisé par bloc ». Ainsi, à la différence de l'art antérieur où un même couple (opérateur de conversion de dynamique d'image; mode de codage), ou encore où un unique opérateur de conversion de dynamique d'image, était utilisé globalement pour une image, la présente invention, du fait que chaque couple (opérateur de conversion de dynamique d'image; mode de codage) utilisé est optimisé par bloc, permet de réduire la perte d'information résultant des conversion de dynamique d'image selon l'art antérieur.
En effet, la conversion de dynamique classique mettant un unique opérateur de conversion de dynamique « par image » est une opération avec perte du fait que la quantification mise en oeuvre est distribuée sur toute une image. Au contraire, la quantification restreinte à un bloc selon l'invention permet une distribution optimisée sur la zone restreinte du bloc du fait que l'opérateur de conversion de dynamique a été sélectionné spécialement pour ce bloc. Ainsi, la perte est optimisée « par bloc » du fait de la sélection d'un opérateur de conversion de dynamique optimal pour chaque bloc. Les pertes globales d'information de l'image ainsi traitée « par bloc » sont donc réduites au regard de l'art antérieur.
En outre, une telle adaptation spatiale « par bloc » de la conversion de dynamique est opérée conjointement avec une adaptation spatiale « par bloc » du mode de codage (ou encore du mode de prédiction utilisé lors du codage). En effet, selon les standards de compression vidéo plusieurs modes de codage : spatial et temporel (i.e. mettant en oeuvre une prédiction spatiale ou temporelle) sont possibles.
En d'autres termes, l'optimisation conjointe du couple de l'opérateur de conversion de dynamique d'image et du mode de codage est effectuée pour chaque bloc au sein même de la boucle de codage. Le codage selon l'invention est donc doublement optimisé selon « la résolution bloc » de l'image, ce qui permet d'améliorer substantiellement la qualité de reconstruction, après codage, d'images dont la dynamique a été convertie. L'invention est donc particulièrement adaptée aux applications impliquant de la compression vidéo dans un contexte de développement d'un codeur de nouvelle génération dédié à la distribution de contenus vidéos LDR/HDR. Selon un premier mode de réalisation de l'invention, la distorsion est obtenue à partir : - dudit bloc modifié par ledit opérateur de conversion de dynamique d'image et, - de ladite version reconstruite dudit bloc original obtenue après codage et décodage dudit bloc modifié. En d'autres termes, la distorsion utilisée pour sélectionner le meilleur couple (opérateur de conversion de dynamique d'image; mode de codage) associé à un bloc est calculée entre deux blocs de faible gamme dynamique (LDR pour « Low Dynamic Range ») au regard de la haut gamme dynamique du bloc original dont ils sont issus. Il est à noter que le mode de calcul de la distorsion par bloc est bien commun à l'ensemble des blocs d'une même image.
Ainsi, selon ce premier mode de réalisation, on accorde une priorité à la qualité de l'image LDR reconstruite. Selon un deuxième mode de réalisation de l'invention, la distorsion est obtenue à partir : - dudit bloc modifié par ledit opérateur de conversion de dynamique d'image et, - de ladite version reconstruite obtenue après codage et décodage dudit bloc modifié par ledit opérateur de conversion de dynamique d'image, une fois que leurs dynamiques respectives ont été étendues par application d'un opérateur inverse de l'opérateur de conversion de dynamique d'image utilisé pour obtenir ledit bloc modifié. Dans le cas où l'opérateur de conversion de dynamique d'image TMOi est donné par les équations (eq. 2) et (eq. 4) précédemment indiquées au regard de l'art antérieur, a l'opérateur inverse (appelé couramment EOi) correspondant est donné par : Ls = 1L-Ld avec , Lw = L. -a où a est la valeur d'exposition choisie et k la clé donnée par l'équation (eq. 3).
Il est à noté que Wang et al. (Z. Wang et al.,"Video quality assessment base on structural distortion measure" Signal Processing image Communication vol. 19, n°2, pp121- 132 feb 2004) divulguent une technique particulière de conversion de dynamique d'image basée sur un couple global TMOi/EOi prenant en compte la répartition des données de luminance en virgule flottante pour la minimisation de l'erreur de quantification totale, qui peut également être utilisée selon la présente invention. Ainsi, selon ce deuxième mode de réalisation, la distorsion est ainsi calculée entre deux blocs (le bloc modifié et le bloc reconstruit après codage et décodage du bloc modifié dont la dynamique est celle du bloc original dont ils sont issus ce qui permet d'améliorer l'optimisation lorsqu'on cherche plutôt à accorder une priorité à la qualité de l'image HDR reconstruite car dans ce cas la version reconstruite obtenue est de grande gamme dynamique HDR, identique à celle du bloc original. Selon un troisième mode de réalisation de l'invention, la distorsion est obtenue à partir : dudit bloc original et, de ladite version reconstruite obtenue après codage et décodage dudit bloc modifié par ledit opérateur de conversion de dynamique d'image, une fois que sa dynamique a été étendue par application d'un opérateur inverse dudit opérateur de conversion de dynamique d'image utilisé pour obtenir ledit bloc modifié. Ainsi, selon ce troisième mode de réalisation, la distorsion est calculée directement entre le bloc original et la version reconstruite qui correspond au bloc obtenu après conversion de dynamique, codage, décodage et conversion de dynamique inverse. Cette distorsion est donc directement représentative de la distorsion qui sera obtenue réellement après utilisation du couple (opérateur de conversion de dynamique d'image; mode de codage).
Ainsi, selon ce troisième mode de réalisation on accorde une priorité à la qualité de l'image HDR reconstruite en recherchant en outre à rester fidèle à l'image originale. Selon un quatrième mode de réalisation de l'invention, ledit critère de débit/distorsion est obtenu, pour chaque couple formé d'un opérateur de conversion de dynamique d'image et d'un mode de codage, en fonction de deux distorsions : une distorsion obtenue est obtenue à partir : o dudit bloc modifié par ledit opérateur de conversion de dynamique d'image et, o de ladite version reconstruite dudit bloc original obtenue après codage et décodage dudit bloc modifié, et une distorsion obtenue à partir : o dudit bloc original et, o de ladite version reconstruite obtenue après codage et décodage dudit bloc modifié par ledit opérateur de conversion de dynamique d'image, une fois que sa dynamique a été étendue par application d'un opérateur inverse dudit opérateur de conversion de dynamique d'image utilisé pour obtenir ledit bloc modifié, lesdites deux distorsions étant combinées par mise en oeuvre d'une première pondération. Ce quatrième mode de réalisation permet d'adapter à la demande, en fonction de la pondération (par exemple par un premier paramètre de pondération compris entre zéro et un) la priorité accordée au rendu de l'image LDR et HDR reconstruite. En effet, pour certaines applications ou certaines restitution d'images une restitution LDR peut être jugée suffisante alors que pour d'autres applications une restitution HDR est préférable. Ce quatrième mode de réalisation permet donc d'adapter le codage, en d'autres termes le choix du couple formé d'un opérateur de conversion de dynamique d'image et d'un mode de codage en fonction de l'application LDR/HDR de restitution souhaitée. Par ailleurs, le choix d'un premier paramètre de pondération par exemple égal à 0,5 permettra de déterminer les couples formés d'un opérateur de conversion de dynamique d'image et d'un mode de codage qui permettent à la fois une bonne qualité de restitution LDR et une bonne qualité de restitution HDR. Selon un cinquième mode de réalisation de l'invention, ledit critère de débit/distorsion est obtenu, pour chaque couple formé d'un opérateur de conversion de dynamique d'image et d'un mode de codage, en fonction de deux distorsions : une distorsion obtenue à partir : o dudit bloc modifié par ledit opérateur de conversion de dynamique d'image (TMOi) et, o de ladite version reconstruite obtenue après codage et décodage dudit bloc modifié par ledit opérateur de conversion de dynamique d'image, une fois que leurs dynamiques respectives ont été étendues par application d'un opérateur inverse dudit opérateur de conversion de dynamique d'image utilisé pour obtenir ledit bloc modifié, une distorsion obtenue à partir : o dudit bloc original et, o de ladite version reconstruite obtenue après codage et décodage dudit bloc modifié par ledit opérateur de conversion de dynamique d'image, une fois que sa dynamique a été étendue par application d'un opérateur inverse dudit opérateur de conversion de dynamique d'image utilisé pour obtenir ledit bloc modifié, lesdites deux distorsions et étant combinées par mise en oeuvre d'une deuxième pondération. Ce cinquième mode de réalisation permet d'adapter à la demande, en fonction de la pondération (par exemple par un deuxième paramètre de pondération compris entre zéro et un (distinct du premier paramètre ci-dessus)) la priorité accordée au rendu de l'image HDR reconstruite vis-à-vis du bloc original. En effet, la deuxième distorsion obtenue à partir du bloc original, permet en outre d'illustrer la fidélité du rendu de la version reconstruite au regard du bloc original. Selon un aspect particulier de l'invention, ladite au moins une distorsion est obtenue par mise en oeuvre d'une métrique appartenant au groupe comprenant : une erreur quadratique moyenne (ou somme des carrés des résidus (SSE de l'anglais « sum of squared errors »)), une somme des différences absolues (SATD de l'anglais « sum of absolute transform difference »), une somme des différences absolues transformées (SAD de l'anglais « sum of absolute difference »), par exemple la transformée d'Hadamard, une norme infinie (également appelée « erreur maximum »), similarité de structure (SSIM de l'anglais « sum of absolute transform difference »).
Selon un autre aspect particulier de l'invention, la précision en nombre de bits des données des images de ladite séquence d'image est préalablement initialisée. En effet, il est connu que le meilleur compromis débit/distorsion est ajusté au moyen d'un lagrangien dont la valeur varie en fonction de la précision en nombre de bits des données des images de ladite séquence d'image (« bit-depth » en anglais). Ainsi, en fonction du type de distorsion mise en oeuvre selon que l'on accorde une priorité à la qualité de l'image LDR reconstruite ou à la qualité de l'image HDR reconstruite, la précision en nombre de bits des données des images de ladite séquence d'image est par exemple respectivement de 8 ou 12 bits, sans limitation tant en LDR qu'en HDR.
Selon un autre aspect de l'invention, le procédé comprend en outre, pour ledit au moins un bloc de pixels de ladite image originale une étape de transmission de ladite information représentative de la sélection d'un opérateur de conversion de dynamique d'image à un décodeur. Cet aspect permet notamment au décodeur, par exemple si celui-ci est distant du codeur, de connaître l'opérateur de conversion dynamique qui a été sélectionné pour chaque bloc lors du codage. En outre, il est également possible de transmettre pour chaque bloc ladite information représentative de la sélection d'un mode de codage. On note que les différentes caractéristiques du procédé de codage d'images présentées ci-dessus peuvent être combinées.
L'invention concerne également un procédé de décodage d'images codées dans un flux de données, lesdites images codées ayant été préalablement découpées en blocs de pixels. Selon l'invention, un tel procédé de décodage met en oeuvre les étapes suivantes, pour au moins un bloc à décoder d'au moins une desdites images, dite image originale: réception d'une information représentative d'un opérateur de conversion de dynamique d'image sélectionné au codage parmi un ensemble d'opérateurs de conversion de dynamique d'image, décodage dudit bloc à décoder délivrant un bloc décodé, à partir dudit bloc décodé, reconstruction d'un bloc de dynamique plus élevée que ledit bloc décodé par application d'un opérateur inverse identifié par ladite information représentative d'un opérateur de conversion de dynamique d'image sélectionné au codage parmi un ensemble d'opérateurs de conversion de dynamique d'image. Un tel procédé de décodage est notamment adapté à décoder un flux de données codées selon le procédé de codage décrit ci-dessus. Il présente donc les mêmes caractéristiques et avantages que ceux du procédé de codage présenté ci-dessus. Par conséquent, ils ne sont pas détaillés plus amplement. Dans un autre mode de réalisation, l'invention concerne un dispositif de codage d'images d'une séquence d'images comprenant un module de découpage d'au moins une desdites images, dite image originale, en blocs de pixels. Selon l'invention, un tel dispositif de codage comprend en outre un module de détermination, par optimisation d'un critère de débit/distorsion, déterminant conjointement un couple d'informations, pour au moins un bloc de pixels de ladite image originale, dit bloc original, ledit couple d'informations comprenant : une information i représentative de la sélection d'un opérateur de conversion de dynamique d'image (TMOi) parmi un ensemble d'opérateurs de conversion de dynamique d'image, chaque opérateur de conversion de dynamique d'image étant H DR appliqué audit bloc original (Bi ) pour obtenir un bloc modifié (Br) dont la dynamique est moins élevée que celle du bloc original, une information j représentative de la sélection d'un mode de codage (Jmodej) audit un bloc modifié (Bfr). ledit critère de débit/distorsion étant obtenu, pour chaque couple formé d'un opérateur de conversion de dynamique d'image et d'un mode de codage, en fonction d'au moins une distorsion obtenue au moins à partir d'une version reconstruite dudit bloc original après au moins codage et décodage dudit bloc modifié par ledit opérateur de conversion de dynamique d'image. Un tel dispositif de codage, ou codeur, est notamment adapté à mettre en oeuvre le procédé de codage décrit précédemment.
Ce dispositif pourra bien sûr comporter les différentes caractéristiques relatives au procédé de codage selon l'invention, qui peuvent être combinées ou prises isolément. Ainsi, les caractéristiques et avantages de ce dispositif sont les mêmes que ceux du procédé de codage. Par conséquent, ils ne sont pas détaillés plus amplement. Dans un autre mode de réalisation, l'invention concerne un dispositif d'images codées dans un flux de données, lesdites images codées ayant été préalablement découpées en blocs de pixels, Selon l'invention, un tel dispositif de décodage comprend les modules suivants mis en oeuvre, pour au moins un bloc à décoder d'au moins une desdites images, dite image originale: module de réception d'une information représentative d'un opérateur de conversion de dynamique d'image sélectionné au codage parmi un ensemble d'opérateurs de conversion de dynamique d'image, décodeur dudit bloc à décoder délivrant un bloc décodé, module de reconstruction apte à reconstruire à partir dudit bloc décodé, d'un bloc de dynamique plus élevée que ledit bloc décodé par application d'un opérateur inverse identifié par ladite information représentative d'un opérateur de conversion de dynamique d'image sélectionné au codage parmi un ensemble d'opérateurs de conversion de dynamique d'image.
Un tel dispositif de décodage, ou décodeur, est notamment adapté à mettre en oeuvre le procédé de décodage décrit précédemment. Ce dispositif pourra bien sûr comporter les différentes caractéristiques relatives au procédé de décodage décrit précédemment, qui peuvent être combinées ou prises isolément. Ainsi, les caractéristiques et avantages de ce dispositif sont les mêmes que ceux du procédé de décodage. Par conséquent, ils ne sont pas détaillés plus amplement. Dans encore un autre mode de réalisation, l'invention concerne un ou plusieurs programmes d'ordinateur comportant des instructions pour la mise en oeuvre d'un procédé de codage et/ou des instructions pour la mise en oeuvre d'un procédé de décodage tels que décrits ci-dessus, lorsque ce ou ces programmes sont exécutés par un processeur.
Les différentes caractéristiques de la présente invention peuvent être mises en oeuvre sous la forme de système, dispositifs, procédés, ou supports lisibles par ordinateur. En conséquence, les différentes caractéristiques de la présente invention peuvent prendre la forme d'une réalisation entièrement matérielle (« hardware »), entièrement logicielle (« software »), ou combinant des aspects logiciels et matériels.
Par ailleurs, certaines caractéristiques de la présente invention peuvent prendre la forme d'un support de stockage lisible par ordinateur. Toute combinaison d'un ou plusieurs supports de stockage lisibles par ordinateur peut être utilisée. 4. Listes des figures D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description suivante d'un mode de réalisation particulier, donné à titre de simple exemple illustratif et non limitatif, et des dessins annexés, parmi lesquels : la figure 1 présente les principales étapes mises en oeuvre par un procédé de codage selon un mode de réalisation de l'invention ; la figure 2 illustre un codage prédictif classique tandis que les figures 3 à 7 illustrent différents modes de réalisation du procédé de codage selon l'invention ; la figure 8 présente les principales étapes mises en oeuvre par un procédé de décodage selon un mode de réalisation de l'invention ; les figures 9 et 10 illustrent respectivement la structure simplifiée d'un codeur et la structure simplifiée d'un décodeur selon un mode de réalisation particulier de l'invention. 5. Description d'un mode de réalisation de l'invention On cherche selon l'invention à adapter spatialement le codage d'image et de vidéo de haute dynamique, en utilisant une conversion de dynamique d'image « par bloc » et un codage « par bloc » pour coder les blocs de pixels d'une image dont la dynamique a été préalablement convertie.
Dans ce but, un couple formé : d'un opérateur de conversion de dynamique d'image et d'un mode de codage, est sélectionné pour chaque bloc afin que le codage de chaque bloc dont la dynamique a été préalablement convertie permettent au décodage la meilleure reconstruction HDR (selon un critère de débit/distorsion prédéterminé). Ainsi, selon l'invention, on considère au sein même de la boucle de codage d'un codeur, plusieurs blocs LDR dont la dynamique d'image a été convertie avec différents opérateurs tout en provenant du même bloc source HDR de l'image courante considérée. Ces blocs sont ensuite codés/décodés, et le couple (opérateur de conversion de dynamique (et éventuellement l'opérateur réciproque d'expansion de dynamique inverse) ; mode de codage) permettant la meilleure reconstruction HDR du bloc source est déterminé en fonction de la valeur du critère débit/distorsion obtenu pour chaque couple. En d'autres termes, on simule au sein même de la boucle de codage, pour chaque bloc, et pour chaque couple (opérateur de conversion de dynamique ; mode de codage) testé l'ensemble des traitements qui seraient effectués jusqu'à la reconstruction mise en oeuvre au décodage.
Le principe général de l'invention repose donc sur la détermination d'un couple (opérateur de conversion de dynamique d'image; mode de codage) optimal pour chaque bloc de pixel d'une image.
La figure 1 présente les principales étapes mises en oeuvre par un procédé de codage selon l'invention, pour le codage d'au moins une image d'une séquence d'image dont la gamme de dynamique est grande, et plus communément appelée gamme HDR. Une image d'indice a (1 a Nb) d'une séquence comprenant Nb images HDR (dont la gamme est grande) est tout d'abord découpée (11) en MxN blocs de pixels. Puis, pour un bloc de pixel d'indice b (1 bill)<N), dit bloc HDR original, une étape de détermination (12) du couple (opérateur de conversion de dynamique (TMO) ; mode de codage (C)) optimal est mise en oeuvre. Cette étape consiste tout d'abord à appliquer (121) chaque opérateur de conversion de dynamique d'image (TMO) à disposition dans le codeur au bloc HDR original BlIDR (le bloc HDR d'indice b = 1) Par exemple, dans le codeur, on dispose de B opérateurs de conversion de dynamique, dont l'indice est noté i tel que (1 i B). Sur la figure 1, les opérateurs TMO1, TMO2, TMO;, TMOB sont par exemple notés. Ainsi, B = 4, on aura quatre opérateurs de conversion de dynamique à disposition dans le codeur, on obtiendra donc après conversion de dynamique d'image (121) quatre blocs LDR de dynamique moins élevée respectivement associés à chaque opérateur TMO1, TMO2, TMO;, TMOB de conversion dynamique utilisé (notés respectivement B1LDR_1, B1LDR_2 B1LDR_i BLDR_B ). ii Puis, les blocs LDR obtenus B BLDR_2 BLDR_B sont chacun codé (122) avec l'un des C modes de codage M1, ..., M1, ..., Mc à disposition dans le codeur dont l'indice est noté j tel que (1 j C). Ainsi, pour quatre opérateurs de conversion de dynamique (B = 4) et trois modes de codage à disposition (C = 3) on va obtenir douze blocs distincts issus du codage (122) D LDR_1_1141 ppLDR_2_11/11 ppLDR_3_11/11 ppLDR4_11/11 ppLDR_1_11/12 ppLDR_2_11/12 ppLDR_3_11/12 25 B1 DLDR-4-M2 pp LDR_ l_M 3 pp L DR _2 _M 3 pp LDR_3_M3 pp LD R _4_M 3 D1 1-'1 1-'1 1-'1 1-'1 Chaque bloc est ensuite, au sein du codeur, décodé (123) avec le même mode de codage inverse M1, ..., Mp ..., Mc du mode de codage respectivement utilisé pour chaque bloc. Plus précisément, à partir d'un bloc codé reçu le décodeur va déterminer le bloc de 30 prédiction selon le mode de codage utilisé, décoder l'erreur résiduelle de prédiction. Puis, à cette erreur est appliquée la transformée inverse puis la quantification inverse à laquelle est rajoutée le bloc de prédiction, délivrant le bloc reconstruit correspondant.
En effet, on cherche à simuler au sein même du codeur le résultat de reconstruction afin de sélectionner le meilleur couple (i, j) avec i, et j pour désigner respectivement l'opérateur de conversion de dynamique d'image et le mode de codage. Puis, de manière optionnelle (tel qu'utilisé selon les modes de réalisation des figures 4 à 7), en fonction du choix de la distorsion utilisée pour déterminer le critère de débit/distorsion permettant la sélection du couple (i, j) optimal, une étape d'expansion de dynamique (124) est également mise en oeuvre avec l'opérateur d'expansion E01, [02, ..., EQ, EOB inverse de l'opérateur de conversion de dynamique d'image respectivement utilisé pour chaque bloc.
En d'autres termes, le bloc BiLDR_l_Ml codé avec le mode de codage M1 sera décodé avec le même mode de codage à savoir M1 puis sa dynamique sera étendue avec l'opérateur d'expansion E01. Puis, pour chaque bloc reconstruit, au sein du codeur, obtenu à l'issu des étapes de décodage (123) et optionnellement d'expansion (124), un critère de débit distorsion Rdo est déterminé (125) en fonction d'une distorsion obtenue selon l'un des modes de réalisation décrit par la suite en relation avec l'une des figures 3 à 7. Le couple (i, j) permettant d'obtenir le critère de débit distorsion Rdo optimal est alors obtenu à l'issue de l'étape de détermination (12) pour être ensuite effectivement utilisé (120) pour la « vraie » conversion de dynamique d'image à l'aide de l'opérateur de conversion de dynamique TMO, et le « vrai » codage à l'aide du mode M, du bloc considéré B1 DR. Par ailleurs, l'indice i, également appelé « information représentative de la sélection d'un opérateur de conversion de dynamique » du bloc B1 DR considéré est transmis (13) au décodeur, afin que ce dernier connaisse l'opérateur de conversion dynamique qui a été sélectionné pour chaque bloc lors du codage.
Puis, si (14) l'ensemble des blocs de pixels de l'image d'indice a issus de l'étape de découpage (11) n'ont pas (No) encore été effectivement codés, le bloc suivant (incrément de l'indice b) est alors traité selon l'invention afin de définir le couple (opérateur de conversion de dynamique (TMO) ; mode de codage (C)) qui lui est propre, sinon (Y) on évalue ensuite si (15) l'ensemble des images de la séquence d'images à traiter selon l'invention ont été codées. Lorsque le résultat de ce dernier test (15) est négatif (No) on passe à l'image suivante par incrémentation de l'indice a, sinon le procédé selon l'invention est terminé. Ce principe d'encodage s'applique également pour les codages en temps réel, c'est-à-dire sans critère d'arrêt spécifique concernant le nombre d'images encore dans la séquence d'image en cours de traitement.
Afin de mieux comprendre et comparer les différents modes de réalisation de l'invention, on présente tout d'abord en relation avec la figure 2 le codage classiquement mis en oeuvre pour des images et vidéos LDR (20) codées en 8 bits, 10 voire plus, où seule la qualité de restitution de l'image LDR est considérée.
Le codage prédictif par bloc d'image consiste à coder (21) l'erreur résiduelle entre le bloc courant à encoder et un bloc de prédiction soit spatiale (22) ou temporelle (23) (la prédiction temporelle mettant par exemple en oeuvre une estimation de mouvement (231) entre une image de référence (232) et l'image courante considérée de la séquence d'images).
En effet, selon les standards de compression vidéo plusieurs modes de codage spatial ou temporel sont possibles, dès lors au sein d'un codeur vidéo c'est le rôle du processus de la «décision de codage» (24) de déterminer le meilleur compromis à trouver, par exemple, entre le coût de codage et la dégradation du signal engendré par chacun des modes de codages testés (24).
Un critère de sélection possible est celui qui réside dans l'optimisation du critère de débit/distorsion appelé couramment Rdo (« Rate distortion optimisation » en anglais). Une telle optimisation, requiert au préalable la mise en oeuvre du processus complet de codage/décodage d'un bloc d'erreur résiduelle bre, destiné à être (25) transformé T selon la transformation en cosinus discrète (DCT de l'anglais « Discrete Cosine Transform »), engendrant des coefficients d'erreurs résiduelles (R puis, pour réaliser une compression vidéo, quantifiés Q délivrant des coefficients de quantification BrQes qui sont ensuite codés par codage entropique (21). Les coefficients codés impliquent un coût de codage noté Brcesst pour chaque bloc d'image LDR.
Par ailleurs, les coefficients obtenus (26) après quantification inverse C1-1 et transformation DCT inverse T1 permettent de reconstruire une erreur résiduelle de prédiction, qui, ajoutée (27) à la prédiction aboutit au bloc reconstruit tel que le réalise le décodeur. Une fois le bloc reconstruit, il est alors possible de calculer l'erreur de reconstruction entre le bloc courant source qui a été codé (bcr) et le bloc reconstruit (brec) avec par exemple l'erreur quadratique moyenne de reconstruction notée Distde, telle que : Distdec - El7v31(liEr=01(bcr(p,1)- brec(P,1))2 (eq. 9), avec : - N et M respectivement le nombre de colonnes et de lignes des blocs d'une image à traiter, - p et / respectivement les indices colonne et ligne des pixels des blocs.
La métrique de distorsion ci-dessus repose sur l'erreur quadratique moyenne (appelée aussi SSE), cependant d'autres métriques bien connues de l'homme de l'art, peuvent être également être utilisées telles que la somme des différences absolues (SAD) : Dist d' = Er31(1- Er_-01 I b'( p,1) - b',(p,1)I, la somme avec des différences absolues transformées (SATD), avec par exemple la transformée de Hadamard : Distd' = 41(1)- Ent (D HT (b ' (p, 1) - b'c(P, 0)2) où DHT(*) étant la transformée à deux dimensions du bloc d'erreurs de reconstruction, l'erreur maximum dite « norme infinie » Distd' = argmaxotlb'(p,1) - br'(p,1)11 ou encore la similarité de structure (SSIM) notamment décrite par Wang et al. (Z. Wang et al.,"Video quality assessment base on structural distortion measure" Signal Processing image Communication vol. 19, n°2, pp121- 132 feb 2004), Mai et al. (Mai Z. Y. et al., "Improved best prediction mode(s) selection methods based on structural similarity in H.264 1-frame encoder" Man and Cybernetics, 2005 IEEE International Conference on, Oct. 2005 Page(s):2673 - 2678 Vol. 3 ou "A novel motion estimation method based on structural similarity for H.264 inter prediction" Acoustics, Speech and Signal Processing, 2006. ICASSP 2006 Proceedings. 2006 IEEE International Conference on Vol 2, May 2006 P-913 - 916). D'une façon générale, un bloc peut être prédit par plusieurs modes de prédiction tant intra qu'inter image. Par ailleurs, le meilleur mode de prédiction du point de vue débit/distorsion ne correspond pas au coût minimum ni à l'erreur minimum de reconstruction mais à un compromis, noté Cst, entre les deux exprimé sous la forme d'une expression lagrangienne telle que: Cst = Dist d' + 2LDR Bcos, (eq. 10), avec 13cos, = 13,.`:: + Headercos, (eq. 11), l'expression Bcos, contenant les coûts de codage des coefficients d'erreurs résiduelles codés (Bgst) et des éléments de syntaxe du header du bloc Header.' (ex : index du mode de prédiction, vecteurs de mouvement) qui permettent au décodeur de reconstruire le bloc de pixels en question. Dans l'expression (eq. 10), la valeur de /ILDR est ajustée de façon à avoir le meilleur compromis débit/distorsion et varie en fonction de la précision (« bit-depth », en anglais) des données images à traiter en termes de nombre de bits. Ainsi dans le cadre de la norme HEVC (https://hevc.hhi.fraunhofer.de/svn/svn HEVCSoftware/) pour des pixels codés sur n QP F6x(n-8)-12 bits (avec n 8 ), 2 est exprimé de la manière suivante : 2= QPfactor x 2 3 avec QP le pas de quantification (des erreurs résiduelles de prédiction après transformée (ex DCT)) utilisé au sein du codeur et décodeur et QPfactor prenant par exemple pour valeur : 0.57. Le choix du meilleur mode, d'indice j et exprimé par l'expression Mj opt suivante, correspond au mode de codage qui engendre le coût Cst minimum global parmi un ensemble de C modes possibles de la façon suivante : Mjopt = argminestjj (eq. 12) avec 1 j C où la fonction argmin représente la valeur de la variable Cst pour laquelle la valeur de la fonction concernée atteint son minimum. On notera que pour les figures 3 à 7 illustrant différents modes de réalisation du procédé de codage d'images HDR selon l'invention, les blocs connus dans le codage classique d'images LDR 20 ne sont pas de nouveaux discutés. En outre, pour l'ensemble de ces modes de réalisation, au niveau de la syntaxe de codage, il faudra alors transmettre (13) au décodeur, pour chaque bloc, l'indice i de façon à ce qu'après le décodage du bloc on puisse reconstruire un bloc HDR à l'aide de l'opérateur d'expansion EO, de même indice i que celui de l'opérateur de dynamique sélectionné au codage. On présente en relation avec la figure 3 un premier mode de réalisation de l'invention qui diffère du codage classique en ce que les images à coder sont des images de types HDR 31 que l'on cherche à « coder LDR ». Ainsi, selon ce premier mode de réalisation de l'invention, chaque mode de codage M, avec 1 j C des C modes de codage à disposition est associé à l'un des B opérateurs (32) de conversion de dynamique TMOi (i=1 à B) à disposition dans le codeur afin de former autant de couples (opérateur de conversion de dynamique TMOi ; mode de codage 1\4 qu'il y a de combinaisons possibles. Puis, la détermination (12) du couple optimal (et non uniquement du mode de codage optimal tel que représenté selon la figure 2 relative au codage classique d'images LDR) est mise en oeuvre au moyen d'un algorithme de décision de codage RDo basé coût de codage du bloc LDR et la distorsion (Dise'R) calculée sur les blocs LDR codés/décodés, chacun des blocs LDR ayant été obtenu à partir de la conversion de dynamique d'image d'un bloc HDR original par chacun des B TMO (32) à disposition.
Selon ce premier mode de réalisation, la distorsion (Dist,F'R) est calculée, pour un , mode de codage d'indice j, entre le bloc original LDR (B1LDcrR ) issu (33) d'une opération de conversion de dynamique d'image (« tone mapping » en anglais) via l'opérateur TMO d'indice i et entre le bloc LDR codé/décodé (34) (B1 LdDecR).
Le choix du meilleur mode couple (TMOi ; M1) est obtenu en sélectionnant celui qui engendre le coût Cst minimum global de la façon suivante : (TMOi; MDopt = argminiitCsti (eq. 13) La distorsion calculée au niveau LDR est donc la suivante : N-1 M-1 2 DistdLD' R _ L LDR - 1 (BI crDR (P' 1) - B1 clec (p, 1)) p=0 1=0 On présente en relation avec la figure 4 un deuxième mode de réalisation de l'invention qui diffère du premier mode de réalisation en ce que la distorsion (Distgc') est calculée pour chaque couple, à partir du bloc modifié (32) par l'opérateur de conversion de dynamique d'image (TMOi) et une version reconstruite obtenue après codage et décodage du bloc modifié par ledit opérateur de conversion de dynamique d'image (TMOi), une fois que leurs dynamiques respectives ont été étendues par application d'un opérateur inverse (EOi) de l'opérateur de conversion de dynamique d'image (TMOi) utilisé pour obtenir le bloc modifié (32), soit entre le bloc (43) (B1crEO ) obtenu après application de l'opérateur inverse (EOi) au bloc modifié (32), et le bloc (44) BlEdeoc, ) obtenu après application de l'opérateur inverse (EOi) au bloc LDR (après application du TMOi) au bloc codé/décodé.
Le critère RDo est exprimé sous la forme suivante : Cst = Distrc+ Le choix du meilleur mode couple (TMOi ; M1) est obtenu en sélectionnant celui qui engendre le coût Cst minimum global de la façon suivante : (TMOi; MDopt = argminiitCsti La distorsion calculée est donc la suivante : N-1 M-1 2 Distd'E0 = 11(BI crEO (P' 1) - B1dec(P,1)) p=0 1=1 La distorsion est ainsi calculée entre deux blocs (le bloc modifié et le bloc reconstruit après codage et décodage du bloc modifié dont la dynamique est celle du bloc original. Cette variante permet de connaître quel est l'opérateur de conversion de dynamique d'image qui permet d'obtenir un meilleur taux de compression pour chaque bloc sans pour autant devoir se reporter à l'image originale. On présente en relation avec la figure 5 un troisième mode de réalisation optimisé de l'invention qui diffère du deuxième mode de réalisation en ce que la distorsion (Diste) est obtenue à partir du bloc original (BiFfoR) (51) et de la version reconstruite (Bidec_Eo) (52) obtenue après codage et décodage du bloc modifié par ledit opérateur de conversion de 2HDR Bcosr (eq. 14) dynamique d'image (TMOi), une fois que sa dynamique a été étendue par application d'un opérateur inverse (EOi) de l'opérateur de conversion de dynamique d'image (TMOi) utilisé pour obtenir le bloc modifié. En d'autres termes, le troisième mode de réalisation de la figure 5 est plus réaliste que le précédent (figure 4) du fait qu'une comparaison « bloc » au bloc de l'image HDR originale est effectuée. Le critère RDo est exprimé sous la forme suivante : Cst = Dist eD12 2HDR Bcost Le choix du meilleur mode couple (TMOi ; M1) est obtenu en sélectionnant celui qui engendre le coût Cst minimum global de la façon suivante : (TMOi; MDopt = argmin{Csti1} ij La distorsion obtenue, dite « distorsion HDR », est la suivante : ni efFIDR N-1 M-1 pp HDRr,', 1\ EO `'"dec Ze=0 L1=0 U'lcr el - B1 dec(P '1)) 2 On présente en relation avec la figure 6 un quatrième mode de réalisation, dit premier mode de réalisation « mixte », où le critère de débit/distorsion est obtenu, pour chaque couple formé d'un opérateur de conversion de dynamique d'image (TMOi) et d'un mode de codage (Mi), en fonction des deux distorsions calculées respectivement selon le premier mode de réalisation (DiseecR) (figure 3), et le troisième mode de réalisation (Dis t eDcR ) (figure 5) décrits précédemment, les deux distorsions (D istipec.R) et (DisttleDcR) étant combinées par mise en oeuvre d'une première pondération (a). Ce quatrième mode de réalisation permet notamment de moduler à la demande (via le paramètre a la priorité à accorder au rendu de l'image LDR ou HDR reconstruite. Le critère Rdo correspondant comprend donc les deux critères RDo précédents à savoir : LDR : CStLDR = Distde,R +21,DR ' Bcost HDR : CStHDR = Dist dH eDR + '''HDR . Bcost également écrits sous la forme : Cstm' R = DistdLDR-/2/DR + Bcost (eq. 15), et CstHDR= DiStdeHDR I 2HDR + Bcost (eq. 16) qui sont combinés en utilisant le paramètre a tel que : Csi = (Dist dLeD, R / +(DistdHeD,R /2HDR )*a+ Bcost (eq. 17) avec 0 a 1 où par 1ILDR ) . (1 -a) exemple si l'on considère une gamme de dynamique d'image LDR sur 8 bits QP-12 2LDR= QPfactor x 2 3 et pour une gamme de dynamique d'image HDR sur 12 bits QP+12 2HDR QPfactor x2 3 Le choix du meilleur mode couple (TMOi ; 1\4 est obtenu en sélectionnant celui qui engendre le coût Cst minimum global de la façon suivante : (TMOi; MDopt = argminii{Cseid} (eq. 18) Dans cette dernière formulation exprimée par (eq. 17) et (eq. 18) si a=0 on est dans le contexte du schéma de codage/reconstruction de la figure 3, à l'opposé si a=1 cela correspond au schéma de codage/reconstruction de la figure 5. On présente en relation avec la figure 7 un cinquième mode de réalisation, dit deuxième mode de réalisation « mixte », où le critère de débit/distorsion est obtenu, pour chaque couple formé d'un opérateur de conversion de dynamique d'image (TMOi) et d'un mode de codage (Mi), en fonction des deux distorsions calculées respectivement selon le deuxième mode de réalisation (Distr,) (figure 4), et le troisième mode de réalisation (Diste) (figure 5) décrits précédemment, les deux distorsions (Distr,) et (Diste) étant combinées par mise en oeuvre d'une deuxième pondération (fl). Le critère Rdo correspondant est donc tel que : Cst" = (1 - fi) + Disttle (g))/ (211HDR)+Bcost (eq. 19). Le choix du meilleur mode couple (TMOi ; 1\4 est obtenu en sélectionnant celui qui engendre le coût Cst minimum global de la façon suivante : (TMOi ; MDopt = argminii{Cstuid} (eq. 18) Dans cette dernière formulation exprimée par (eq. 17) et (eq. 18) si fl =0 on est dans le contexte du schéma de codage/reconstruction de la figure 4, à l'opposé si fl =1 cela correspond au schéma de codage/reconstruction de la figure 5. On présente désormais, en relation avec la figure 8, les principales étapes mises en oeuvre par un procédé de décodage selon l'invention. On considère qu'un décodeur reçoit (82) un flux de données, portant des données représentatives d'images codées dans un flux de données, ces images codées ayant été préalablement découpées en blocs de pixels. C Par ailleurs, pour au moins un bloc à décoder Bi - d'au moins une desdites images, dite image originale, le décodeur et également en oeuvre une étape de réception (81) d'une information représentative d'un opérateur de conversion de dynamique d'image (TMOi) sélectionné au codage parmi un ensemble d'opérateurs de conversion de dynamique d'image, par exemple l'indice i du TMO utilisé au codage pour convertir le bloc source correspondant au bloc à décoder. Avant, après ou en parallèle de l'étape de réception (81) de cette information permettant de déterminer l'opérateur de conversion dynamique à utiliser, le décodeur met en oeuvre un décodage (82) du bloc à décoder délivrant un bloc décodé BiLDR DEC Ce décodage (82) peut optionnellement être effectué au moyen d'une information représentative du mode de codage sélectionné au codage pour coder ce bloc (par exemple l'indice j du mode de codage), cette information reçue (84) par le décodeur, ayant été préalablement réciproquement transmise par le codeur.
Puis à partir dudit bloc décodé BIL DECDR_ le décodeur reconstruit (83) un bloc Bi RR de dynamique plus élevée que le bloc décodé BiLDR DEC par application d'un opérateur inverse (EOi) identifié par ladite information représentative d'un opérateur de conversion de dynamique d'image (TMOi) sélectionné au codage parmi un ensemble d'opérateurs de conversion de dynamique d'image.
On présente finalement, en relation avec les figures 9 et 10 respectivement, la structure simplifiée d'un codeur mettant en oeuvre une technique de codage selon un mode de réalisation particulier de l'invention et la structure d'un décodeur mettant en oeuvre une technique de décodage selon un mode de réalisation particulier de l'invention. Comme illustré en figure 9, un tel codeur comprend une mémoire 91 comprenant une mémoire tampon, une unité de traitement 92, équipée par exemple d'un microprocesseur RP et pilotée par le programme d'ordinateur 93, mettant en oeuvre le procédé de codage selon l'invention. A l'initialisation, les instructions de code du programme d'ordinateur 93 sont par exemple chargées dans une mémoire RAM avant d'être exécutées par le processeur de l'unité de traitement 92. L'unité de traitement 92 reçoit en entrée au moins une image d'une séquence d'images vidéo HDR. Le microprocesseur de l'unité de traitement 92 met en oeuvre les étapes du procédé de codage décrit précédemment, selon les instructions du programme d'ordinateur 93, pour déterminer le couple (opérateur de conversion de dynamique d'image; mode de codage) permettant d'obtenir la meilleure reconstruction d'image ou de vidéo HDR. Pour cela, le codeur comprend en outre un module de découpage (94) d'au moins une image de la séquence d'images, dite image originale, en blocs de pixels, et un module de détermination (95), par optimisation d'un critère de débit/distorsion, déterminant conjointement un couple d'informations, pour au moins un bloc de pixels de l'image originale, dit bloc original, le couple d'informations comprenant : une information i représentative de la sélection d'un opérateur de conversion de dynamique d'image (TMOi) parmi un ensemble d'opérateurs de conversion de dynamique d'image, chaque opérateur de conversion de dynamique d'image étant appliqué audit bloc original (BiH DR) pour obtenir un bloc modifié (BfDR) dont la dynamique est moins élevée que celle du bloc original, et une information j représentative de la sélection d'un mode de codage (Mi) audit un bloc modifié (Blor? ) le critère de débit/distorsion étant obtenu, pour chaque couple formé d'un opérateur de conversion de dynamique d'image (TMOi) et d'un mode de codage (Mi), en fonction d'au moins une distorsion (Dist) obtenue au moins à partir d'une version (Bec. (Bi oR reconstruite ) du bloc original ) après au moins codage et décodage du bloc modifié (BI DR ) par l'opérateur de conversion de dynamique d'image (TMOi). Ces modules sont pilotés par le microprocesseur de l'unité de traitement 92. Comme illustré en figure 10, un décodeur selon un mode de réalisation particulier de l'invention comprend quant à lui une mémoire 101 comprenant une mémoire tampon, une unité de traitement 102, équipée par exemple d'un microprocesseur RP, et pilotée par le programme d'ordinateur 103, mettant en oeuvre le procédé de décodage décrit précédemment. A l'initialisation, les instructions de code du programme d'ordinateur 103 sont par exemple chargées dans une mémoire RAM avant d'être exécutées par le processeur de l'unité de traitement 102. L'unité de traitement 102 reçoit en entrée un flux de données. Le microprocesseur de l'unité de traitement 102 met en oeuvre les étapes du procédé de décodage décrit précédemment, selon les instructions du programme d'ordinateur 103, pour reconstruire au moins un bloc courant reçu. Pour cela, le décodeur comprend en outre un module de réception (104) d'une information représentative d'un opérateur de conversion de dynamique d'image (TMOi) sélectionné au codage parmi un ensemble d'opérateurs de conversion de dynamique d'image, un décodeur (106) dudit bloc à décoder délivrant un bloc décodé, et un module de reconstruction (105) apte à reconstruire à partir dudit bloc décodé, d'un bloc de dynamique plus élevée que ledit bloc décodé par application d'un opérateur inverse (EOi) identifié par ladite information représentative d'un opérateur de conversion de dynamique d'image (TMOi) sélectionné au codage parmi un ensemble d'opérateurs de conversion de dynamique d'image. Ces modules sont pilotés par le microprocesseur de l'unité de traitement 102.

Claims (14)

  1. REVENDICATIONS1. Procédé de codage d'images d'une séquence d'images comprenant une étape de découpage (11) d'au moins une image de ladite séquence d'images, dite image originale, en blocs de pixels, caractérisé en ce qu'il comprend en outre, pour au moins un bloc de pixels de ladite image originale, dit bloc original, une étape de détermination (12), par optimisation d'un critère de débit/distorsion, déterminant conjointement un couple d'informations comprenant : une information i représentative de la sélection d'un opérateur de conversion de dynamique d'image (TMOi) parmi un ensemble d'opérateurs de conversion de dynamique d'image, chaque opérateur de conversion de dynamique d'image étant appliqué audit bloc original (B1 DR) pour obtenir un bloc modifié (B1DR) dont la dynamique est moins élevée que celle du bloc original, une information j représentative de la sélection d'un mode de codage (Mi) audit un bloc modifié (BfDR). ledit critère de débit/distorsion étant obtenu, pour chaque couple formé d'un opérateur de conversion de dynamique d'image (TMOi) et d'un mode de codage (Mi), en fonction d'au moins une distorsion (Dist) obtenue au moins à partir d'une version reconstruite (I3eeC) dudit bloc original j après au moins codage et décodage dudit bloc modifié (Bi DR ) par ledit opérateur de conversion de dynamique d'image (TMOi).
  2. 2. Procédé de codage selon la revendication 1, dans lequel ladite distorsion (DiseecR) est obtenue à partir : - dudit bloc modifié (Bi DR ) par ledit opérateur de conversion de dynamique d'image (TMOi) et, - de ladite version reconstruite (Bidec_LDR) dudit bloc original (Bi DR)obtenue après codage et décodage dudit bloc modifié (BIDR).
  3. 3. Procédé de codage selon la revendication 1, dans lequel la distorsion (Distrc) est obtenue à partir : - dudit bloc modifié par ledit opérateur de conversion de dynamique d'image (TMOi) et, - de ladite version reconstruite obtenue après codage et décodage dudit bloc modifié par ledit opérateur de conversion de dynamique d'image (TMOi),une fois que leurs dynamiques respectives ont été étendues par application d'un opérateur inverse (EOi) dudit opérateur de conversion de dynamique d'image (TMOi) utilisé pour obtenir ledit bloc modifié.
  4. 4. Procédé selon la revendication 1, dans lequel la distorsion (DistecR) est obtenue à partir : - dudit bloc original (Bi DR) et, , - de ladite version reconstruite widec_ EO ) obtenue après codage et décodage dudit bloc modifié par ledit opérateur de conversion de dynamique d'image (TMOi), une fois que sa dynamique a été étendue par application d'un opérateur inverse (EOi) dudit opérateur de conversion de dynamique d'image (TMOi) utilisé pour obtenir ledit bloc modifié.
  5. 5. Procédé de codage selon la revendication 1, dans lequel ledit critère de débit/distorsion est obtenu, pour chaque couple formé d'un opérateur de conversion de dynamique d'image (TMOi) et d'un mode de codage (Mi), en fonction de deux distorsions : une distorsion (DiseecR) obtenue à partir : o dudit bloc modifié (BIRR) ) par ledit opérateur de conversion de dynamique d'image (TMOi) et, o de ladite version reconstruite (Bidec_LDR) dudit bloc original (MIDR) obtenue après codage et décodage dudit bloc modifié (BfDR), et une distorsion (DisttleDcR) obtenue à partir : o dudit bloc original (BlIDR) et, , o de ladite version reconstruite widec_Eo ) obtenue après codage et décodage dudit bloc modifié par ledit opérateur de conversion de dynamique d'image (TMOi), une fois que sa dynamique a été étendue par application d'un opérateur inverse (EOi) dudit opérateur de conversion de dynamique d'image (TMOi) utilisé pour obtenir ledit bloc modifié, lesdites deux distorsions (Dist decLDR et (DistHDdecR) étant combinées par mise en oeuvre d'une première pondération (a).
  6. 6. Procédé de codage selon la revendication 1, dans lequel ledit critère de débit/distorsion est obtenu, pour chaque couple formé d'un opérateur de conversion de dynamique d'image (TMOi) et d'un mode de codage (Mi), en fonction de deux distorsions : une distorsion (Distge°c) obtenue à partir :o dudit bloc modifié par ledit opérateur de conversion de dynamique d'image (TMOi) et, o de ladite version reconstruite obtenue après codage et décodage dudit bloc modifié par ledit opérateur de conversion de dynamique d'image (TMOi), une fois que leurs dynamiques respectives ont été étendues par application d'un opérateur inverse (EOi) dudit opérateur de conversion de dynamique d'image (TMOi) utilisé pour obtenir ledit bloc modifié, une distorsion (DisttleDcR) obtenue à partir : o dudit bloc original (BiFfoR) et, idec_ EO, ) o de ladite version reconstruite w obtenue après codage et décodage dudit bloc modifié par ledit opérateur de conversion de dynamique d'image (TMOi), une fois que sa dynamique a été étendue par application d'un opérateur inverse (EOi) dudit opérateur de conversion de dynamique d'image (TMOi) utilisé pour obtenir ledit bloc modifié, lesdites deux distorsions (DistE° ) et (DistHDR) étant dec dec combinées par mise en oeuvre d'une deuxième pondération (fl).
  7. 7. Procédé de codage selon l'une des revendications précédentes, dans lequel ladite au moins une distorsion est obtenue par mise en oeuvre d'une métrique appartenant au groupe comprenant : une erreur quadratique moyenne, une somme des différences absolues, une somme des différences absolues transformées, une norme infinie, similarité de structure.
  8. 8. Procédé de codage selon l'une des revendications précédentes, dans lequel la précision en nombre de bits des données des images de ladite séquence d'image est préalablement initialisée.
  9. 9. Procédé de codage selon l'une des revendications précédentes, comprenant en outre, pour ledit au moins un bloc de pixels de ladite image originale, dit bloc original, une étape de transmission (13) de ladite information représentative de la sélection d'un opérateur de conversion de dynamique d'image (TMOi) à un décodeur. 30
  10. 10. Procédé de décodage d'images codées dans un flux de données, lesdites images codées ayant été préalablement découpées en blocs de pixels, caractérisé en ce qu'il met en oeuvre les étapes suivantes, pour au moins un bloc à décoder d'au moins une desdites image, dite image originale: réception (81) d'une information représentative d'un opérateur de conversion de dynamique d'image (TMOi) sélectionné au codage parmi un ensemble d'opérateurs de conversion de dynamique d'image, décodage (83) dudit bloc à décoder délivrant un bloc décodé, à partir dudit bloc décodé, reconstruction (85) d'un bloc de dynamique plus élevée que ledit bloc décodé par application d'un opérateur inverse (EOi) identifié par ladite information représentative d'un opérateur de conversion de dynamique d'image (TMOi) sélectionné au codage parmi un ensemble d'opérateurs de conversion de dynamique d'image.
  11. 11. Dispositif de codage d'images d'une séquence d'images comprenant un module de découpage (94) d'au moins une image de ladite séquence d'images, dite image originale, en blocs de pixels, caractérisé en ce qu'il comprend en outre un module de détermination (95), par optimisation d'un critère de débit/distorsion, déterminant conjointement un couple d'informations, pour au moins un bloc de pixels de ladite image originale, dit bloc original, ledit couple d'informations comprenant : une information i représentative de la sélection d'un opérateur de conversion de dynamique d'image (TMOi) parmi un ensemble d'opérateurs de conversion de dynamique d'image, chaque opérateur de conversion de dynamique d'image étant appliqué audit bloc original (B1 DR) pour obtenir un bloc modifié (B1DR) dont la dynamique est moins élevée que celle du bloc original, une information j représentative de la sélection d'un mode de codage (Mi) audit un bloc modifié (Bfor?). ledit critère de débit/distorsion étant obtenu, pour chaque couple formé d'un opérateur de conversion de dynamique d'image (TMOi) et d'un mode de codage (Mi), en fonction d'au moins une distorsion (Dist) obtenue au moins à partir d'une version reconstruite (13c1-:lec) dudit bloc original j après au moins codage et décodage dudit bloc modifié (B1 DR) ) par ledit opérateur de conversion de dynamique d'image (TMOi).
  12. 12. Dispositif de décodage d'images codées dans un flux de données, lesdites images codées ayant été préalablement découpées en blocs de pixels, caractérisé en ce qu'il comprend les modules suivants mis en oeuvre, pour au moins un bloc à décoder d'au moins une desdites image, dite image originale : module de réception (104) d'une information représentative d'un opérateur de conversion de dynamique d'image (TMOi) sélectionné au codage parmi un ensemble d'opérateurs de conversion de dynamique d'image, décodeur (106) dudit bloc à décoder délivrant un bloc décodé, module de reconstruction (105) apte à reconstruire à partir dudit bloc décodé, d'un bloc de dynamique plus élevée que ledit bloc décodé par application d'un opérateur inverse (EOi) identifié par ladite information représentative d'un opérateur de conversion de dynamique d'image (TMOi) sélectionné au codage parmi un ensemble d'opérateurs de conversion de dynamique d'image.
  13. 13. Programme d'ordinateur comportant des instructions pour la mise en oeuvre d'un procédé de codage selon la revendication 1 ou d'un procédé de décodage selon la revendication 10 lorsque ce programme est exécuté par un processeur.
  14. 14. Support de stockage, inamovible, ou partiellement ou totalement amovible, lisible par un ordinateur, et comportant des instructions d'un programme d'ordinateur pour l'exécution des étapes d'un procédé de codage selon la revendication 1 ou d'un procédé de décodage selon la revendication 10.
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