FR3134198A1 - Method and device for decoding a digital hologram, method and device for coding a digital hologram and associated computer program - Google Patents
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Abstract
Un procédé de décodage d’un hologramme numérique (Hk+1) comprend les étapes suivantes : - obtention (E30) d’un hologramme numérique de référence (Hk) représenté par une représentation dans un domaine spatio-fréquentiel D ; - décodage (E40) d’un résidu (ek+1) à partir de données reçues (D3, D4) ; - prédiction (E42) d’un hologramme numérique prédit par transformation de l’hologramme numérique de référence (Hk) ; - obtention (E44) de l’hologramme numérique décodé (Hk+1) par combinaison du résidu (ek+1) et de l’hologramme prédit. L’étape de prédiction (E42) comprend l’application d’une fonction χ de D vers D telle que le sous-ensemble des éléments de l’espace produit D x D de forme (e, χ(e)) est le sous-ensemble défini par les éléments de la forme (x, y, , , , , ηx,ηy) pour (x, y, ηx, ηy) variant dans ℝ4, où φ est le produit scalaire d’un premier vecteur et d’un vecteur résultant de l’application de la transformation à un second vecteur. Figure pour l’abrégé : figure 7A method for decoding a digital hologram (Hk+1) comprises the following steps: - obtaining (E30) a reference digital hologram (Hk) represented by a representation in a spatio-frequency domain D; - decoding (E40) of a residue (ek+1) from data received (D3, D4); - prediction (E42) of a digital hologram predicted by transformation of the reference digital hologram (Hk); - obtaining (E44) the decoded digital hologram (Hk+1) by combining the residue (ek+1) and the predicted hologram. The prediction step (E42) comprises the application of a function χ from D to D such that the subset of elements of the product space D x D of form (e, χ(e)) is the sub -set defined by the elements of the form (x, y, , , , , ηx,ηy) for (x, y, ηx, ηy) varying in ℝ4, where φ is the scalar product of a first vector and a vector resulting from the application of the transformation to a second vector. Figure for abstract: figure 7
Description
La présente invention concerne le domaine technique de l’holographie numérique.The present invention relates to the technical field of digital holography.
Elle concerne plus particulièrement un procédé et un dispositif de décodage d’un hologramme numérique, ainsi qu’un procédé et un dispositif de codage d’un hologramme numérique et un programme d’ordinateur associé.It relates more particularly to a method and a device for decoding a digital hologram, as well as a method and a device for coding a digital hologram and an associated computer program.
Un hologramme numérique est l’enregistrement sous forme numérique d’une section, au niveau d’un plan de référence, d’un champ lumineux se propageant dans un espace tridimensionnel, en vue de pouvoir restituer ultérieurement ce champ lumineux à un utilisateur.A digital hologram is the recording in digital form of a section, at the level of a reference plane, of a light field propagating in a three-dimensional space, with a view to being able to subsequently restore this light field to a user.
Les propriétés physiques des champs lumineux ont conduit à représenter les hologrammes numériques au moyen de coefficients respectivement associés à des éléments d’un domaine spatio-fréquentiel défini par deux dimensions spatiales (qui correspondent au plan de référence) et par les deux dimensions fréquentielles associées.The physical properties of light fields have led to digital holograms being represented by means of coefficients respectively associated with elements of a spatio-frequency domain defined by two spatial dimensions (which correspond to the reference plane) and by the two associated frequency dimensions.
Dans le cadre du codage d’une séquences de tels hologrammes numériques, la demande de brevet publiée en tant que WO 2021/004 797 propose d’utiliser des résidus définis respectivement par différence entre des premiers coefficients associés à des éléments du domaine spatio-fréquentiel pour représenter un premier hologramme numérique et des seconds coefficients représentant un second hologramme numérique et associés à des images respectives de ces éléments par une transformation.In the context of coding a sequence of such digital holograms, the patent application published as WO 2021/004 797 proposes to use residues defined respectively by difference between first coefficients associated with elements of the spatio-frequency domain to represent a first digital hologram and second coefficients representing a second digital hologram and associated with respective images of these elements by a transformation.
L’invention propose un procédé de décodage d’un hologramme numérique se propageant dans un espace de propagation tridimensionnel à partir de données reçues, comprenant les étapes suivantes :The invention proposes a method for decoding a digital hologram propagating in a three-dimensional propagation space from received data, comprising the following steps:
- obtention d’un hologramme numérique de référence défini dans un plan de référence et représenté par une représentation dans un domaine spatio-fréquentiel D à deux dimensions spatiales et deux dimensions fréquentielles ;- obtaining a reference digital hologram defined in a reference plane and represented by a representation in a spatio-frequency domain D with two spatial dimensions and two frequency dimensions;
- décodage d’un résidu à partir des données reçues ;- decoding of a residue from the data received;
- prédiction d’un hologramme numérique prédit par transformation de l’hologramme numérique de référence ;- prediction of a digital hologram predicted by transformation of the reference digital hologram;
- obtention de l’hologramme numérique décodé par combinaison du résidu et de l’hologramme prédit,- obtaining the decoded digital hologram by combining the residue and the predicted hologram,
caractérisé en ce que l’étape de prédiction de l’hologramme numérique prédit comprend, pour la détermination de l’hologramme numérique prédit au niveau d’un plan parallèle au plan de référence, l’application d’une fonction χ ayant pour ensemble de départ le domaine spatio-fréquentiel D et pour ensemble d’arrivée le domaine spatio-fréquentiel D, et telle que le sous-ensemble des éléments de l’espace produit D x D de forme (e, χ(e)) est le sous-ensemble défini par les éléments de la forme (x, y,
- d’un premier vecteur, dont les deux premières coordonnées correspondent respectivement aux deux premières variables des quatre variables et dont la troisième coordonnée correspond à la coordonnée dudit plan parallèle selon une direction perpendiculaire au plan de référence, et- a first vector, the first two coordinates of which correspond respectively to the first two variables of the four variables and the third coordinate of which corresponds to the coordinate of said parallel plane in a direction perpendicular to the reference plane, and
- d’un vecteur résultant de l’application de la transformation à un second vecteur, dont les deux premières coordonnées correspondent respectivement aux deux dernières variables des quatre variables.- a vector resulting from the application of the transformation to a second vector, whose first two coordinates correspond respectively to the last two variables of the four variables.
L’utilisation de la fonction χ permet de tenir compte précisément de l’effet de la transformation sur la représentation de l’hologramme numérique dans le domaine spatio-fréquentiel D.The use of the χ function makes it possible to precisely take into account the effect of the transformation on the representation of the digital hologram in the spatio-frequency domain D.
La représentation de l’hologramme numérique de référence peut comprendre par exemple un ensemble de premiers coefficients respectivement associés à des éléments du domaine spatio-fréquentiel D.The representation of the reference digital hologram may include, for example, a set of first coefficients respectively associated with elements of the spatio-frequency domain D.
L’hologramme numérique prédit peut quant à lui être représenté par un ensemble de seconds coefficients respectivement associés à des éléments du domaine spatio-fréquentiel D.The predicted digital hologram can be represented by a set of second coefficients respectively associated with elements of the spatio-frequency domain D.
L’étape de prédiction de l’hologramme numérique prédit peut alors comprendre, pour la détermination d’un second coefficient associé à un élément donné du domaine spatio-fréquentiel D, l’application de la fonction χ audit élément donné afin d’obtenir un autre élément du domaine spatio-fréquentiel D et l’utilisation du premier coefficient associé à cet autre élément.The step of predicting the predicted digital hologram can then comprise, for the determination of a second coefficient associated with a given element of the spatio-frequency domain D, the application of the function χ to said given element in order to obtain a other element of the spatio-frequency domain D and the use of the first coefficient associated with this other element.
Autrement dit, on utilise, pour déterminer le second coefficient associé à un élément donné du domaine spatio-fréquentiel D (dans la représentation de l’hologramme numérique prédit), le premier coefficient associé (dans la représentation de l’hologramme numérique de référence) à l’image de cet élément donné par la fonction χ.In other words, to determine the second coefficient associated with a given element of the spatio-frequency domain D (in the representation of the predicted digital hologram), the first associated coefficient (in the representation of the reference digital hologram) is used. like this element given by the function χ.
En considérant l’ensemble des premiers coefficients comme une distribution sur le domaine spatio-fréquentiel D, l’étape de prédiction comprend donc une composition de cette distribution et de la fonction χ.By considering the set of first coefficients as a distribution over the spatio-frequency domain D, the prediction step therefore includes a composition of this distribution and the function χ.
L’étape de prédiction peut comprendre en outre une sous-étape d’obtention du second coefficient associé à l’élément donné par multiplication par une fonction de distribution spatio-fréquentielle à valeurs réelles sur le domaine spatio-fréquentiel D et/ou variable en fonction seulement selon les deux dimensions fréquentielles.The prediction step may further comprise a sub-step of obtaining the second coefficient associated with the given element by multiplication by a spatio-frequency distribution function with real values on the spatio-frequency domain D and/or variable in function only according to the two frequency dimensions.
En pratique, ladite représentation peut résulter d’une décomposition de l’hologramme numérique de référence en trames de Gabor ; lesdites trames de Gabor peuvent dans ce cas correspondre respectivement auxdits premiers coefficients.In practice, said representation can result from a decomposition of the reference digital hologram into Gabor frames; said Gabor frames can in this case correspond respectively to said first coefficients.
Le procédé de décodage peut comprendre, pour chacun d’une pluralité d’objets de la scène tridimensionnelle représentée par l’hologramme numérique de référence, l’application une fonction χmdu domaine spatio-fréquentiel D vers lui-même telle que le sous-ensemble des éléments de l’espace produit D x D de forme (e, χm(e)) est le sous-ensemble défini par les éléments de la forme (x, y,
On traite dans ce cas séparément plusieurs objets de la scène tridimensionnelle à l’aide d’une transformation relative à cet objet (déterminée par exemple par analyse du mouvement de cet objet) et de la fonction χmassociée à cette transformation.In this case, several objects of the three-dimensional scene are processed separately using a transformation relating to this object (determined for example by analysis of the movement of this object) and the function χ m associated with this transformation.
On peut prévoir par ailleurs que l’étape de prédiction de l’hologramme numérique prédit comprenne (pour la détermination d’un coefficient participant à la représentation de l’hologramme numérique prédit) une étape de détermination d’un terme correctif en fonction de la longueur d’onde d’acquisition de l’hologramme numérique.It can also be envisaged that the step of predicting the predicted digital hologram includes (for the determination of a coefficient participating in the representation of the predicted digital hologram) a step of determining a corrective term as a function of the acquisition wavelength of the digital hologram.
Le coefficient associé à l’élément (x0, y0, η0, ξ0) participant à la représentation de l’hologramme numérique prédit peut être déterminé par exemple en utilisant la formule :The coefficient associated with the element (x 0 , y 0 , η 0 , ξ 0 ) participating in the representation of the predicted digital hologram can be determined for example by using the formula:
Wk( χ(x0, y0, η0, ξ0) ) +
où Wk(ε) est le premier coefficient associé à un élément ε du domaine spatio-fréquentiel D,
Selon une autre possibilité, le coefficient associé à l’élément (x0, y0, η0, ξ0) participant à la représentation de l’hologramme numérique prédit peut être déterminé en utilisant la formule :According to another possibility, the coefficient associated with the element (x 0 , y 0 , η 0 , ξ 0 ) participating in the representation of the predicted digital hologram can be determined using the formula:
[Wk( χ(x0, y0, η0, ξ0) ) +
où Wk(ε) est le premier coefficient associé à un élément ε du domaine spatio-fréquentiel D,
On peut prévoir par ailleurs que, l’hologramme numérique de référence ou le résidu étant représenté par un ensemble de coefficients respectivement associés à des éléments du domaine spatio-fréquentiel D correspondant chacun à un multiplet formé par un premier paramètre spatial, un second paramètre spatial, un premier paramètre fréquentiel et un second paramètre fréquentiel, le procédé comprenne les étapes suivantes, effectuées pour au moins une paire de valeurs respectives du premier paramètre fréquentiel et du second paramètre fréquentiel :It can also be provided that, the reference digital hologram or the residue being represented by a set of coefficients respectively associated with elements of the spatio-frequency domain D each corresponding to a multiplet formed by a first spatial parameter, a second spatial parameter , a first frequency parameter and a second frequency parameter, the method comprises the following steps, carried out for at least one pair of respective values of the first frequency parameter and the second frequency parameter:
- décodage de données indicatives de positions associées respectivement à des coefficients non-nuls parmi un ensemble des positions associées de manière prédéfinie aux coefficients associés respectivement aux différents multiplets comprenant ladite paire de valeurs du premier paramètre fréquentiel et du second paramètre fréquentiel ;- decoding of data indicative of positions associated respectively with non-zero coefficients among a set of positions associated in a predefined manner with the coefficients associated respectively with the different bytes comprising said pair of values of the first frequency parameter and the second frequency parameter;
- décodage des coefficients associés respectivement aux positions indiquées par lesdites données indicatives.- decoding of the coefficients associated respectively with the positions indicated by said indicative data.
Selon une première possibilité de réalisation, au moins une donnée indicative parmi lesdites données indicatives représente une différence entre une position associée à un coefficient non-nul et une autre position associée à un autre coefficient non-nul.According to a first possibility of realization, at least one indicative data among said indicative data represents a difference between a position associated with a non-zero coefficient and another position associated with another non-zero coefficient.
Selon une seconde possibilité de réalisation, lesdites données indicatives désignent au moins une position associée à un coefficient non-nul sans désigner au moins une autre position associée à un autre coefficient non-nul et indiquée par des données indicatives décodées pour une autre paire de valeurs respectives du premier paramètre fréquentiel et du second paramètre fréquentiel.According to a second possibility of realization, said indicative data designate at least one position associated with a non-zero coefficient without designating at least one other position associated with another non-zero coefficient and indicated by indicative data decoded for another pair of values respective of the first frequency parameter and the second frequency parameter.
Par ailleurs, les coefficients associés aux différents multiplets définis par ladite paire de valeurs du premier paramètre fréquentiel et du second paramètre fréquentiel peuvent être ordonnés de manière prédéfinie en une séquence ordonnée de coefficients ; la donnée indicative d’une position associée à un coefficient non-nul peut alors indiquer la position de ce coefficient non-nul dans ladite séquence ordonnée de coefficients.Furthermore, the coefficients associated with the different bytes defined by said pair of values of the first frequency parameter and the second frequency parameter can be ordered in a predefined manner in an ordered sequence of coefficients; the data indicative of a position associated with a non-zero coefficient can then indicate the position of this non-zero coefficient in said ordered sequence of coefficients.
On peut prévoir dans ce cas qu’à l’étape de décodage des coefficients, les coefficients non-nuls sont décodés dans l’ordre défini par la séquence ordonnée.In this case, we can predict that at the coefficient decoding step, the non-zero coefficients are decoded in the order defined by the ordered sequence.
L’invention propose également un procédé de codage d’un hologramme numérique se propageant dans un espace de propagation tridimensionnel, comprenant les étapes suivantes :The invention also proposes a method for coding a digital hologram propagating in a three-dimensional propagation space, comprising the following steps:
- prédiction d’un hologramme numérique prédit par transformation d’un hologramme numérique de référence défini dans un plan de référence et représenté par une représentation dans un domaine spatio-fréquentiel D à deux dimensions spatiales et deux dimensions fréquentielles ;- prediction of a digital hologram predicted by transformation of a reference digital hologram defined in a reference plane and represented by a representation in a spatio-frequency domain D with two spatial dimensions and two frequency dimensions;
- détermination d’un résidu entre ledit hologramme numérique et l’hologramme numérique prédit,- determination of a residue between said digital hologram and the predicted digital hologram,
- codage du résidu déterminé ;- coding of the determined residue;
caractérisé en ce que l’étape de prédiction de l’hologramme numérique prédit comprend, pour la détermination de l’hologramme numérique prédit au niveau d’un plan parallèle au plan de référence, l’application d’une fonction χ ayant pour ensemble de départ le domaine spatio-fréquentiel D et pour ensemble d’arrivée le domaine spatio-fréquentiel D, et telle que le sous-ensemble des éléments de l’espace produit D x D de forme (e, χ(e)) est le sous-ensemble défini par les éléments de la forme (x, y,
- d’un premier vecteur, dont les deux premières coordonnées correspondent respectivement aux deux premières variables des quatre variables et dont la troisième coordonnée correspond à la coordonnée dudit plan parallèle selon une direction perpendiculaire au plan de référence, et- a first vector, the first two coordinates of which correspond respectively to the first two variables of the four variables and the third coordinate of which corresponds to the coordinate of said parallel plane in a direction perpendicular to the reference plane, and
- d’un vecteur résultant de l’application de la transformation à un second vecteur, dont les deux premières coordonnées correspondent respectivement aux deux dernières variables des quatre variables.- a vector resulting from the application of the transformation to a second vector, whose first two coordinates correspond respectively to the last two variables of the four variables.
L’invention propose par ailleurs un dispositif de décodage d’un hologramme numérique se propageant dans un espace de propagation tridimensionnel à partir de données reçues, comprenant :The invention also proposes a device for decoding a digital hologram propagating in a three-dimensional propagation space from received data, comprising:
- une première unité de décodage conçue pour obtenir un hologramme numérique de référence défini dans un plan de référence et représenté par une représentation dans un domaine spatio-fréquentiel D à deux dimensions spatiales et deux dimensions fréquentielles ;- a first decoding unit designed to obtain a reference digital hologram defined in a reference plane and represented by a representation in a spatio-frequency domain D with two spatial dimensions and two frequency dimensions;
- une seconde unité de décodage conçue pour décoder un résidu à partir des données reçues ;- a second decoding unit designed to decode a residue from the received data;
- une unité de prédiction conçue pour prédire un hologramme numérique prédit par transformation de l’hologramme numérique de référence ;- a prediction unit designed to predict a digital hologram predicted by transforming the reference digital hologram;
- une unité de combinaison conçue pour obtenir l’hologramme numérique décodé par combinaison du résidu et de l’hologramme prédit,- a combination unit designed to obtain the decoded digital hologram by combining the residue and the predicted hologram,
caractérisé en ce que l’unité de prédiction est conçue pour appliquer, pour la détermination de l’hologramme numérique prédit au niveau d’un plan parallèle au plan de référence, une fonction χ ayant pour ensemble de départ le domaine spatio-fréquentiel D et pour ensemble d’arrivée le domaine spatio-fréquentiel D, et telle que le sous-ensemble des éléments de l’espace produit D x D de forme (e, χ(e)) est le sous-ensemble défini par les éléments de la forme (x, y,
- d’un premier vecteur, dont les deux premières coordonnées correspondent respectivement aux deux premières variables des quatre variables et dont la troisième coordonnée correspond à la coordonnée dudit plan parallèle selon une direction perpendiculaire au plan de référence, et- a first vector, the first two coordinates of which correspond respectively to the first two variables of the four variables and the third coordinate of which corresponds to the coordinate of said parallel plane in a direction perpendicular to the reference plane, and
- d’un vecteur résultant de l’application de la transformation à un second vecteur, dont les deux premières coordonnées correspondent respectivement aux deux dernières variables des quatre variables.- a vector resulting from the application of the transformation to a second vector, whose first two coordinates correspond respectively to the last two variables of the four variables.
L’invention propose en outre un dispositif de codage d’un hologramme numérique se propageant dans un espace de propagation tridimensionnel, comprenant les étapes suivantes :The invention further proposes a device for coding a digital hologram propagating in a three-dimensional propagation space, comprising the following steps:
- une unité de prédiction conçue pour prédire un hologramme numérique prédit par transformation d’un hologramme numérique de référence défini dans un plan de référence et représenté par une représentation dans un domaine spatio-fréquentiel D à deux dimensions spatiales et deux dimensions fréquentielles ;- a prediction unit designed to predict a digital hologram predicted by transformation of a reference digital hologram defined in a reference plane and represented by a representation in a spatio-frequency domain D with two spatial dimensions and two frequency dimensions;
- une unité de détermination d’un résidu entre ledit hologramme numérique et l’hologramme numérique prédit,- a unit for determining a residue between said digital hologram and the predicted digital hologram,
- une unité de codage conçue pour coder le résidu déterminé ;- a coding unit designed to code the determined residue;
caractérisé en ce que l’unité de prédiction est conçue pour appliquer, pour la détermination de l’hologramme numérique prédit au niveau d’un plan parallèle au plan de référence, une fonction χ ayant pour ensemble de départ le domaine spatio-fréquentiel D et pour ensemble d’arrivée le domaine spatio-fréquentiel D, et telle que le sous-ensemble des éléments de l’espace produit D x D de forme (e, χ(e)) est le sous-ensemble défini par les éléments de la forme (x, y,
- d’un premier vecteur, dont les deux premières coordonnées correspondent respectivement aux deux premières variables des quatre variables et dont la troisième coordonnée correspond à la coordonnée dudit plan parallèle selon une direction perpendiculaire au plan de référence, et- a first vector, the first two coordinates of which correspond respectively to the first two variables of the four variables and the third coordinate of which corresponds to the coordinate of said parallel plane in a direction perpendicular to the reference plane, and
- d’un vecteur résultant de l’application de la transformation à un second vecteur, dont les deux premières coordonnées correspondent respectivement aux deux dernières variables des quatre variables- a vector resulting from the application of the transformation to a second vector, whose first two coordinates correspond respectively to the last two variables of the four variables
On propose aussi un dispositif de décodage comprenant un processeur configuré pour mettre en œuvre un procédé de décodage tel que défini ci-dessus.We also propose a decoding device comprising a processor configured to implement a decoding method as defined above.
L’invention propose par ailleurs un programme d’ordinateur comprenant des instructions conçues pour mettre en œuvre un des procédés tels que définis ci-dessus lorsque ces instructions sont exécutées par un processeur.The invention also proposes a computer program comprising instructions designed to implement one of the methods as defined above when these instructions are executed by a processor.
Les procédés proposés ci-dessus peuvent ainsi être mis en œuvre par ce processeur, par exemple lorsque ce processeur équipe un ordinateur ou un dispositif d’holographie numérique tel que mentionné ci-dessus et décrit plus loin.The methods proposed above can thus be implemented by this processor, for example when this processor equips a computer or a digital holography device as mentioned above and described below.
L’invention propose enfin un support d’informations (par exemple non-transitoire) lisible par un ordinateur, sur lequel est enregistré un tel programme d'ordinateur.The invention finally proposes an information medium (for example non-transitory) readable by a computer, on which such a computer program is recorded.
Bien entendu, les différentes caractéristiques, variantes et formes de réalisation de l'invention peuvent être associées les unes avec les autres selon diverses combinaisons dans la mesure où elles ne sont pas incompatibles ou exclusives les unes des autres.Of course, the different characteristics, variants and embodiments of the invention can be associated with each other in various combinations as long as they are not incompatible or exclusive of each other.
De plus, diverses autres caractéristiques de l'invention ressortent de la description annexée effectuée en référence aux dessins qui illustrent des formes, non limitatives, de réalisation de l'invention et où :In addition, various other characteristics of the invention emerge from the appended description made with reference to the drawings which illustrate non-limiting forms of embodiment of the invention and where:
La
Le champ d’onde (représentant ici le champ lumineux monochromatique de longueur d’onde λ) associé à cet hologramme en un point de l’espace de propagation E de coordonnées r=(x,y,z) s’écrit alors (avant application de la transformation mentionnée plus bas) :The wave field (here representing the monochromatic light field of wavelength λ) associated with this hologram at a point in the propagation space E with coordinates r=(x,y,z) is then written (before application of the transformation mentioned below):
où la transformée de Fourier de la fonction ψ0est définie (dans le plan de référence Pref) parwhere the Fourier transform of the function ψ 0 is defined (in the reference plane P ref ) by
λ est la longueur d’onde de la lumière (monochromatique) concernée, η = (ηx, ηy, ηz) avec ηz= SQRT(1 - ηx 2- ηy 2), SQRT() étant l’opérateur racine carrée, <r,η> est le produit scalaire de r et η, et Dλest le domaine défini par {ηx 2+ ηy 2< 1}.λ is the wavelength of the (monochromatic) light concerned, η = (η x , η y , η z ) with η z = SQRT(1 - η x 2 - η y 2 ), SQRT() being the square root operator, <r,η> is the scalar product of r and η, and D λ is the domain defined by {η x 2 + η y 2 < 1}.
Le champ d’onde défini par l’hologramme numérique peut ainsi être vu comme une somme (en théorie continue ou infinie) d’ondes planes de longueur d’onde λ.The wave field defined by the digital hologram can thus be seen as a sum (in theory continuous or infinite) of plane waves of wavelength λ.
Afin de tenir compte des particularités des hologrammes, on utilise des représentations de ces hologrammes sous forme de distribution dans un domaine spatio-fréquentiel D (ou espace des phases) à 4 dimensions, dont les 2 premières dimensions correspondent aux coordonnées spatiales dans le plan P de l’hologramme et les 2 autres dimensions correspondent aux fréquences spatiales dans ce même plan. Une telle distribution comprend par exemple les valeurs d’énergie lumineuse respectivement associées aux coordonnées spatiales et aux fréquences spatiales du domaine spatio-fréquentiel D.In order to take into account the particularities of holograms, we use representations of these holograms in the form of distribution in a 4-dimensional spatio-frequency domain D (or phase space), the first 2 dimensions of which correspond to the spatial coordinates in the plane P of the hologram and the 2 other dimensions correspond to the spatial frequencies in this same plane. Such a distribution includes for example the light energy values respectively associated with the spatial coordinates and the spatial frequencies of the space-frequency domain D.
Selon un premier exemple, on peut appliquer une transformée de Fourier fenêtrée (en anglais : "Windowed Fourier Transform") au champ d’onde ψ ; la distribution Wψ Φs’écrit alors :According to a first example, we can apply a windowed Fourier transform (in English: “ Windowed Fourier Transform ”) to the wave field ψ; the distribution W ψ Φ is then written:
où Φ est une fonction dite fenêtre, ψ* est le conjugué (complexe) de ψ, X représente les coordonnées spatiales (x, y) et Ξ les fréquences spatiales (ξx, ξy).where Φ is a so-called window function, ψ* is the (complex) conjugate of ψ, X represents the spatial coordinates (x, y) and Ξ the spatial frequencies (ξ x , ξ y ).
Selon un second exemple, on peut utiliser une distribution de Wigner-Ville Wψobtenue en appliquant une transformée de Wigner-Ville au champ d’onde ψ :According to a second example, we can use a Wigner-Ville distribution W ψ obtained by applying a Wigner-Ville transform to the wave field ψ:
avec comme précédemment X représentant les coordonnées spatiales (x, y) et Ξ les fréquences spatiales (ξx, ξy).with as previously X representing the spatial coordinates (x, y) and Ξ the spatial frequencies (ξ x , ξ y ).
Il s’agit donc d’une transformée de Fourier fenêtrée particulière, dans laquelle la fonction fenêtre utilisée est la fonction ψ.It is therefore a particular windowed Fourier transform, in which the window function used is the function ψ.
Selon un troisième exemple, on peut utiliser une décomposition en trames de Gabor (en anglais : "Gabor frames"), qui correspond à une discrétisation de la transformée de Fourier fenêtrée.According to a third example, we can use a decomposition into Gabor frames (in English: “ Gabor frames ”), which corresponds to a discretization of the windowed Fourier transform.
Pour ce faire, on définit un maillage Λ du domaine spatio-fréquentiel D comme suit :To do this, we define a mesh Λ of the spatio-frequency domain D as follows:
où A est une matrice inversible de dimensions 4x4.where A is an invertible matrix of dimensions 4x4.
La décomposition en trames de Gabor peut alors s’écrire :The decomposition into Gabor frames can then be written:
où ΦDest la fenêtre duale de la fonction Φ, π(ζ) est la translation dans le domaine spatio-fréquentiel D de vecteur ζ et avec l’opérateur de modulation/translation suivant :where Φ D is the dual window of the function Φ, π(ζ) is the translation in the spatio-frequency domain D of vector ζ and with the following modulation/translation operator:
où X, Ξ sont respectivement la composante spatiale (à deux dimensions) et la composante fréquentielle (à deux dimensions) du vecteur ζ, soit : ζ = (X , Ξ), et où < , > représente le produit scalaire (ici dans le plan).where plan).
On étudie ici le champ ψTobtenu lorsqu’on applique une transformation T de l’espace tridimensionnel E à l’hologramme numérique.We study here the field ψ T obtained when we apply a transformation T of the three-dimensional space E to the digital hologram.
D’après Kyoji Matsushima, Hagen Schimmel & Frank Wyrowski, "Fast calculation method for optical diffraction on tilted planes by use of the angular spectrum of plane waves",inJ. Opt. Soc. Am. A 20, 1755-1762 (2003), le champ d’onde (ou champ lumineux) modifié par la transformation T s’écrit comme suit (au niveau d’un plan parallèle au plan de référence Prefet de coordonnée z) :According to Kyoji Matsushima, Hagen Schimmel & Frank Wyrowski, “ Fast calculation method for optical diffraction on tilted planes by use of the angular spectrum of plane waves ”, in J. Opt. Soc. Am. A 20, 1755-1762 (2003), the wave field (or light field) modified by the transformation T is written as follows (at the level of a plane parallel to the reference plane P ref and with coordinate z ):
Cette expression implique notamment le produit scalaire du vecteur de coordonnées (x y z)tde l’espace de propagation tridimensionnel E et du vecteur Tη résultant de l’application de la transformation T au vecteur d’onde (ηx, ηy, ηz) de norme prédéfinie C et dont les deux premières coordonnées sont les variables fréquentielles (ηx, ηy) respectivement associées aux coordonnées spatiales (x,y) dans le plan de référence Prefde l’hologramme numérique. La norme prédéfinie C dépend de la représentation utilisée et vaut ici 1 (représentation normalisée). En variante, la norme prédéfinie pourrait être égale à la longueur d’onde λ.This expression implies in particular the scalar product of the coordinate vector (xyz) t of the three-dimensional propagation space E and the vector Tη resulting from the application of the transformation T to the wave vector (η x , η y , η z ) of predefined standard C and whose first two coordinates are the frequency variables (η x , η y ) respectively associated with the spatial coordinates (x,y) in the reference plane P ref of the digital hologram. The predefined norm C depends on the representation used and is here worth 1 (normalized representation). Alternatively, the predefined standard could be equal to the wavelength λ.
En écrivant :In writing :
l’expression de la fonction ψz Tdonnée ci-dessus peut être vue comme un opérateur intégral de Fourier utilisé en analyse semi-classique dans le domaine de la mécanique quantique, où la fonction φ définie ci-dessus est la fonction génératrice (en anglais "generating function") associée à cet opérateur.the expression of the function ψ z T given above can be seen as a Fourier integral operator used in semi-classical analysis in the field of quantum mechanics, where the function φ defined above is the generating function (in English " generating function ") associated with this operator.
En s’intéressant à un plan particulier Pzparallèle au plan de référence, de coordonnée z selon la direction perpendiculaire au plan de référence Pref, on peut écrire la fonction génératrice comme une fonction à quatre variables (c’est-à-dire une fonction à valeurs sur ℝ4) comme suit :By focusing on a particular plane P z parallel to the reference plane, with coordinate z in the direction perpendicular to the reference plane P ref , we can write the generating function as a function with four variables (i.e. a function with values on ℝ 4 ) as follows:
La fonction génératrice φzest donc le produit scalaire :The generating function φ z is therefore the scalar product:
- d’un premier vecteur (de coordonnées tridimensionnelles), dont les deux premières coordonnées correspondent aux deux premières variables des quatre variables et dont la troisième coordonnée correspond à la coordonnée z du plan Pzconcerné, et- a first vector (of three-dimensional coordinates), whose first two coordinates correspond to the first two variables of the four variables and whose third coordinate corresponds to the z coordinate of the plane P z concerned, and
- d’un vecteur résultant de l’application de la transformation T à un second vecteur, dont les deux premières coordonnées correspondent aux deux dernières variables des quatre variables et, ici, dont la norme C est une constante prédéfinie (cette norme C valant ici 1 du fait de la normalisation déjà mentionnée ; en variante, dans d’autres représentations, cette norme C pourrait par exemple être égale à la longueur d’onde λ).- a vector resulting from the application of the transformation T to a second vector, whose first two coordinates correspond to the last two variables of the four variables and, here, whose norm C is a predefined constant (this norm C being equivalent here 1 due to the normalization already mentioned; alternatively, in other representations, this norm C could for example be equal to the wavelength λ).
Les explications sont données dans la suite pour un plan Pzde coordonnée z donné (plan parallèle au plan de référence Pref), mais sont valables pour tout plan parallèle au plan de référence Pref(i.e.pour z quelconque). Par souci de simplification, on note dans la suite φ la fonction génératrice φzassociée à ce plan Pz.The explanations are given below for a plane P z with given z coordinate (plane parallel to the reference plane P ref ), but are valid for any plane parallel to the reference plane P ref ( ie for any z). For the sake of simplification, we note in the following φ the generating function φ z associated with this plane P z .
Dans le contexte défini ci-dessus, si on note χ le symplectomorphisme du domaine spatio-fréquentiel D vers lui-même qui correspond à la transformation T, le sous-ensemble (ou graphe) Γ de ℝ4x ℝ4comprenant les éléments de la forme (e, χ(e)), pour e variant dans ℝ4, peut être également défini comme l’ensemble des éléments de la forme :In the context defined above, if we note χ the symplectomorphism of the spatio-frequency domain D towards itself which corresponds to the transformation T, the subset (or graph) Γ of ℝ 4 x ℝ 4 comprising the elements of the form (e, χ(e)), for e varying in ℝ 4 , can also be defined as the set of elements of the form:
pour (x,y,ηu, ηv) variant dans ℝ4.for (x,y,η u , η v ) varying in ℝ 4 .
On pourra se référer à l’ouvrage "Semi-classical Analysis", de Victor Guillemin et Shlomo Sternberg, International Press, 2013, ISBN 1571462767, 9781571462763 pour plus d’explications à ce sujet.We can refer to the work “ Semi-classical Analysis ”, by Victor Guillemin and Shlomo Sternberg, International Press, 2013, ISBN 1571462767, 9781571462763 for more explanations on this subject.
On rappelle qu’un symplectomorphisme est un difféomorphisme qui conserve la forme symplectique, c’est-à-dire que dont la matrice jacobienne M vérifie : J=MtJM,We recall that a symplectomorphism is a diffeomorphism which preserves the symplectic form, that is to say whose Jacobian matrix M satisfies: J=M t JM,
avec :with :
En notantNoting
on peut donner l’expression des variables ηuet ηven fonction de e = (x,y,ξx,ξy) :we can give the expression of the variables η u and η v as a function of e = (x,y,ξ x ,ξ y ):
Les 5èmeet 6èmecoordonnées (u, v) des éléments du sous-ensemble Γ peuvent donc quant à elles s’écrire :The 5th and 6th coordinates (u, v) of the elements of the subset Γ can therefore be written:
On obtient ainsi une expression paramétrique du sous-ensemble Γ en fonction de ses quatre premières coordonnées (x,y,ξx,ξy), ce qui permet d’obtenir l’expression suivante du symplectomorphisme χ (étant rappelé que le sous-ensemble Γ correspond aux éléments de la forme (e, χ(e)) pour e variant dans ℝ4) :We thus obtain a parametric expression of the subset Γ as a function of its first four coordinates (x,y,ξ x ,ξ y ), which makes it possible to obtain the following expression of the symplectomorphism χ (remembering that the sub- set Γ corresponds to the elements of the form (e, χ(e)) for e varying in ℝ 4 ):
En considérant à présent que la transformation T étudiée est une transformation rigide de l’espace de propagation E, cette transformation T est donc la combinaison d’une translation de vecteur (tx,ty,tz) et d’une rotation R qui peut-être décomposée en 3 rotations à l’aide des angles d’Euler : R = Rz αRx θRz β,Considering now that the transformation T studied is a rigid transformation of the propagation space E, this transformation T is therefore the combination of a translation of vector (t x ,t y ,t z ) and a rotation R which can be decomposed into 3 rotations using Euler angles: R = R z α R x θ R z β ,
où Rz αet Rz βsont des rotations autour de l’axe z d’angles respectives α et β, et Rx θest une rotation autour de l’axe x d’angle θ.where R z α and R z β are rotations around the z axis with respective angles α and β, and R x θ is a rotation around the x axis with angle θ.
On peut ainsi définir des symplectomorphismes χt, χα, χθ, χβrespectivement associés à la translation et à ces 3 rotations Rz α, Rx θ, Rz β, et dont la composition est le symplectomorphisme χ associé à la transformation T :We can thus define symplectomorphisms χ t , χ α , χ θ , χ β respectively associated with the translation and these 3 rotations R z α , R x θ , R z β , and whose composition is the symplectomorphism χ associated with the transformation T:
χ = χβo χθo χα o χt, où o est l’opérateur de composition.χ = χβo χθo χα o χt, where o is the composition operator.
Les symplectomorphismes χt, χα, χβassociés à la translation et aux rotations Rz α, Rx θ, Rz βautour de l’axe Z s’écrivent simplement :The symplectomorphisms χ t , χ α , χ β associated with the translation and rotations R z α , R x θ , R z β around the Z axis are simply written:
χt(x,y,ξx,ξy) = (x+tx,y+ty,ξx,ξy)χ t (x,y,ξ x ,ξ y ) = (x+t x ,y+t y ,ξ x ,ξ y )
χα(x,y,ξx,ξy) = (x.cos α–y.sin α,x.sin α+y.cos α, ξx.cos α–ξy.sin α, ξx.sin α+ξy.cos α)χ α (x,y,ξ x ,ξ y ) = (x.cos α–y.sin α,x.sin α+y.cos α, ξ x .cos α–ξ y .sin α, ξ x . sin α+ξ y .cos α)
χβ(x,y,ξx,ξy) = (x.cos β –y.sin β,x.sin β +y.cos β, ξx.cos β –ξy.sin β, ξx.sin β +ξy.cos β)χ β (x,y,ξ x ,ξ y ) = (x.cos β –y.sin β,x.sin β +y.cos β, ξ x .cos β –ξ y .sin β, ξ x . sin β +ξ y .cos β)
On note que la troisième composante tzde la translation est quant à elle prise en compte dans la propagation, c’est-à-dire en considérant le plan Pz+tz.We note that the third component t z of the translation is taken into account in the propagation, that is to say by considering the plane P z+tz .
On propose d’utiliser les développements exposés ci-dessus pour déterminer le symplectomorphisme χθassocié à la rotation Rx θd’angle θ autour de l’axe x.We propose to use the developments presented above to determine the symplectomorphism χ θ associated with the rotation R x θ of angle θ around the x axis.
Dans ce cas, la fonction génératrice φ s’écrit :In this case, the generating function φ is written:
soit :either :
En utilisant le fait que :Using the fact that:
(voir ci-dessus la définition du sous-ensemble Γ) et en remplaçant ηzpar son expression en fonction de ηxet de ηydonnée plus haut, on obtient :(see above the definition of the subset Γ) and replacing η z by its expression as a function of η x and η y given above, we obtain:
ξx= ηx ξx = ηx
ξy= (ηy.cos θ) – SQRT(1 – ηx 2– ηy 2).sin θξ y = (η y .cos θ) – SQRT(1 – η x 2 – η y 2 ).sin θ
En prenant le carré des deux termes de cette équation, on obtient une équation du second degré dont la seule solution ayant un sens physique est :By taking the square of the two terms of this equation, we obtain a quadratic equation whose only solution having a physical meaning is:
ηy= (ξy.cos θ) + SQRT(1 – ξx 2– ξy 2).sin θη y = (ξ y .cos θ) + SQRT(1 – ξ x 2 – ξ y 2 ).sin θ
En utilisant à nouveau la définition du sous-ensemble Γ, on peut finaliser l’expression du symplectomorphisme χθcomme suit :Using the definition of the subset Γ again, we can finalize the expression of the symplectomorphism χ θ as follows:
χθ(x,y,ξx,ξy) = (U,V,ξx, (ξy.cos θ) + SQRT(1 – ξx 2– ξy 2).sin θ)χ θ (x,y,ξ x ,ξ y ) = (U,V,ξ x , (ξ y .cos θ) + SQRT(1 – ξ x 2 – ξ y 2 ).sin θ)
avecwith
On note que les variables ηxet ηydans ces dernières expressions sont exprimées en fonction de ξxet de ξyquelques lignes plus haut.Note that the variables η x and η y in these latter expressions are expressed as a function of ξ x and ξ y a few lines above.
On s’intéresse à présent aux conséquences de la transformation T de l’espace tridimensionnel de propagation E sur la représentation Wψ Φ, Wψde l’hologramme numérique (également dénommée distribution).We are now interested in the consequences of the transformation T of the three-dimensional propagation space E on the representation W ψ Φ , W ψ of the digital hologram (also called distribution).
Les représentations Wψ Φ, Wψde l’hologramme dans le domaine spatio-fréquentiel D peuvent être vues comme le symbole P d’un opérateur pseudo-différentiel Op(P). En poursuivant le parallèle avec les théories de la mécanique quantique, on pourra se référence à l’article "How Wigner Functions Transform Under Symplectic Maps", de Alex J. Dragt et Salman Habib,inProceedings of the Advanced Beam Dynamics Workshop on Quantum Aspects of Beam Physics (Monterey, CA) 1998.The representations W ψ Φ , W ψ of the hologram in the spatio-frequency domain D can be seen as the symbol P of a pseudo-differential operator Op(P). Continuing the parallel with the theories of quantum mechanics, we can refer to the article " How Wigner Functions Transform Under Symplectic Maps ", by Alex J. Dragt and Salman Habib, in Proceedings of the Advanced Beam Dynamics Workshop on Quantum Aspects of Beam Physics (Monterey, CA) 1998.
Dans le premier exemple donné ci-dessus (transformée de Fourier fenêtrée), l’opérateur différentiel de symbole Wψ ΦestIn the first example given above (windowed Fourier transform), the symbol differential operator W ψ Φ is
Op(Wψ Φ) = | Φ >< ψ |Op(W ψ Φ ) = | Φ><ψ |
où on utilise la notation usuelle en mécanique quantique introduite dans l’article "A new notation for quantum mechanics", de P. A. M. Dirac,inMathematical Proceedings of the Cambridge Philosophical Society, juillet 1939, p. 416-418.where we use the usual notation in quantum mechanics introduced in the article " A new notation for quantum mechanics ", by PAM Dirac, in Mathematical Proceedings of the Cambridge Philosophical Society, July 1939, p. 416-418.
Dans le second exemple (distribution de Wigner-Ville), l’opérateur différentiel de symbole Wψest :In the second example (Wigner-Ville distribution), the symbol differential operator W ψ is:
Op(Wψ) = | ψ >< ψ |.Op(W ψ ) = | ψ><ψ|.
Concernant le troisième exemple (trames de Gabor), on remarque que la décomposition utilise des fonctions du même type que celle utilisées dans le premier exemple (transformées de Fourier fenêtrées), au sein d’une somme sur les éléments du maillage, et les développements ci-dessous s’appliquent donc du fait qu’ils s’appliquent aux différents termes de la somme.Concerning the third example (Gabor frames), we notice that the decomposition uses functions of the same type as that used in the first example (windowed Fourier transforms), within a sum over the elements of the mesh, and the developments below therefore apply because they apply to the different terms of the sum.
En continuant le parallèle avec les théories de l’analyse semi-classique (on pourra par exemple se référer à l’article "Uniform semiclassical estimates for the propagation of quantum observables" de A. Bouzouina et D. RobertinDuke Mathematical Journal, 111(2) 223-252, 1erfévrier 2002), les effets de la transformation T sur l’hologramme peuvent alors être rendus en appliquant l’opérateur de propagation Op(χ) (associé au symplectomorphisme χ) à l’opérateur pseudo-différentiel Op(P) de sorte que le symbole P’ de l’opérateur différentiel propagé Op(χ)Op(P)[Op(χ)]-1forme une représentation de l’hologramme résultant de la transformation T.Continuing the parallel with the theories of semi-classical analysis (we can for example refer to the article " Uniform semiclassical estimates for the propagation of quantum observables " by A. Bouzouina and D. Robert in Duke Mathematical Journal, 111 (2) 223-252, February 1 , 2002), the effects of the transformation T on the hologram can then be rendered by applying the propagation operator Op(χ) (associated with the symplectomorphism χ) to the pseudo-operator differential Op(P) so that the symbol P' of the propagated differential operator Op(χ)Op(P)[Op(χ)] -1 forms a representation of the hologram resulting from the transformation T.
D’après le théorème d’Egorov (voir par exemple l’article de A. Bouzouina et D. Robert précité), le symbole P’ de l’opérateur différentiel propagé Op(χ)Op(P)[Op(χ)]-1peut s’écrire :According to Egorov's theorem (see for example the article by A. Bouzouina and D. Robert cited above), the symbol P' of the propagated differential operator Op(χ)Op(P)[Op(χ)] -1 can be written:
où χ est le symplectomorphisme associé à la transformation T comme expliqué plus haut, λ est la longueur d’onde de la lumière concernée comme déjà mentionné, et où les fonctions fnsont définies comme une somme d’intégrales d’opérateurs différentiels bi-différentiels ; par exemple, dans la quantification de Weyl utilisée, la fonction f1est nulle et les fonctions fnpeuvent être définies comme suit pour n > 1 :where χ is the symplectomorphism associated with the transformation T as explained above, λ is the wavelength of the light concerned as already mentioned, and where the functions f n are defined as a sum of integrals of differential operators bi- differentials; for example, in the Weyl quantification used, the function f 1 is zero and the functions f n can be defined as follows for n > 1:
où Htet χtsont respectivement le hamiltonien et le flot hamiltonien à l’instant t (voir ci-dessous), i est ici comme précédemment le nombre imaginaire tel que i²=-1, et où le crochet de Poisson étendu est défini comme suit :where H t and χ t are respectively the Hamiltonian and the Hamiltonian flow at time t (see below), i is here as previously the imaginary number such that i²=-1, and where the extended Poisson bracket is defined as following :
où g et h sont des fonctions scalaires de (q, p) sur le domaine spatio-fréquentiel D.where g and h are scalar functions of (q, p) on the spatio-frequency domain D.
Ainsi, lorsque la fonction génératrice φ est non-quadratique, c’est-à-dire que le symplectomorphisme χ est non-linéaire comme expliqué dans l’article "How Wigner Functions Transform Under Symplectic Maps" précité, la représentation P’ de l’hologramme déformé par la transformation T ne se limite pas à une déformation du domaine spatio-fréquentiel D au moyen du symplectomorphisme χ (terme P(χ) dans la formule ci-dessus), mais comprend des termes correctifs additionnels qui dépendent chacun de la longueur d’onde λ, précisément qui incluent chacun un facteur égal à une puissance de la longueur d’onde λ. En pratique, comme indiqué plus bas, on peut utiliser un seul terme correctif additionnel qui inclut un facteur égal à la longueur d’onde λ ou, ici, égal au carré λ² de la longueur d’onde λ.Thus, when the generating function φ is non-quadratic, that is to say the symplectomorphism χ is non-linear as explained in the article " How Wigner Functions Transform Under Symplectic Maps " cited above, the representation P' of l The hologram deformed by the transformation T is not limited to a deformation of the spatio-frequency domain D by means of the symplectomorphism χ (term P(χ) in the formula above), but includes additional corrective terms which each depend on the wavelength λ, precisely which each include a factor equal to a power of the wavelength λ. In practice, as indicated below, we can use a single additional corrective term which includes a factor equal to the wavelength λ or, here, equal to the square λ² of the wavelength λ.
Le hamiltonien Htet le flot hamiltonien χtsont liés par les équations de Hamilton :The Hamiltonian H t and the Hamiltonian flow χ t are linked by the Hamilton equations:
En pratique, on peut décomposer le flux hamiltonien χten deux flux hamiltoniens respectivement liés à une translation et à une rotation, et donc considérer un hamiltonien Htranslié à la translation et un hamiltonien Hrotlié à la rotation.In practice, we can decompose the Hamiltonian flow χ t into two Hamiltonian flows respectively linked to a translation and to a rotation, and therefore consider a Hamiltonian H trans linked to the translation and a Hamiltonian H rot linked to the rotation.
Le hamiltonien lié à la translation Htranscorrespond simplement à la propagation libre dans un milieu homogène d’indice de réfraction n0(on peut prendre en pratique n0= 1 pour une propagation dans l’air) : Htrans= SQRT(n0²-|p|²).The Hamiltonian linked to the translation H trans simply corresponds to free propagation in a homogeneous medium with refractive index n 0 (we can take in practice n 0 = 1 for propagation in air): H trans = SQRT(n 0 ²-|p|²).
Concernant le hamiltonien lié à la rotation Hrot, on peut obtenir l’expression de ses dérivées (qui seules sont nécessaires pour évaluer les fonctions fndéfinies ci-dessus) en reportant l’expression littérale du symplectomorphisme χθdans les formules de Hamilton rappelées ci-dessus :Concerning the Hamiltonian linked to the rotation H rot , we can obtain the expression of its derivatives (which alone are necessary to evaluate the functions f n defined above) by reporting the literal expression of the symplectomorphism χ θ in Hamilton's formulas recalled above:
avec R=SQRT(1 – ξx² – ξy²).with R=SQRT(1 – ξ x ² – ξ y ²).
Les dérivées d’ordre supérieur peuvent être obtenues sur cette base par des méthodes numériques (telle que celle de différences finies).Higher order derivatives can be obtained on this basis by numerical methods (such as finite differences).
La
Ce dispositif d’holographie numérique 10 comprend un module de traitement 2, un module de mémorisation 4, un module d’acquisition 6 et un module de restitution holographique 8.This digital holography device 10 comprises a processing module 2, a storage module 4, an acquisition module 6 and a holographic restitution module 8.
Le dispositif d’holographie numérique 10 est par exemple réalisé sous la forme d’un casque de visualisation ou de lunettes de réalité augmentée.The digital holography device 10 is for example produced in the form of a display headset or augmented reality glasses.
Le module de traitement 2 est par exemple un processeur, ici un microprocesseur.The processing module 2 is for example a processor, here a microprocessor.
Le module d’acquisition 6 comprend au moins un capteur de mouvement (par exemple de type accéléromètre ou gyroscope) qui transmet des signaux de mesure (sous forme analogique ou numérique) au module de traitement 2, sur la base desquels le module de traitement 2 peut élaborer des données représentatives de la position et/ou de l’orientation du dispositif d’holographie numérique 10.The acquisition module 6 comprises at least one movement sensor (for example of the accelerometer or gyroscope type) which transmits measurement signals (in analog or digital form) to the processing module 2, on the basis of which the processing module 2 can produce data representative of the position and/or orientation of the digital holography device 10.
Le module de mémorisation 4 comprend par exemple une mémoire et/ou un disque dur.The storage module 4 comprises for example a memory and/or a hard disk.
Le module de mémorisation 4 mémorise notamment des instructions de programme d’ordinateur conçues de sorte que le module de traitement 2 mette en œuvre certaines au moins des étapes du procédé décrit ci-dessous en référence à la
Comme expliqué ci-dessous, le module de mémorisation 4 mémorise en outre une représentation W d’un hologramme numérique dans le domaine spatio-fréquentiel D déjà mentionné. En pratique, le module de mémorisation mémorise des valeurs W(L) respectivement associées à différents éléments L du domaine spatio-fréquentiel D (c’est-à-dire en pratique à différents éléments de ℝ4).As explained below, the storage module 4 further stores a representation W of a digital hologram in the spatio-frequency domain D already mentioned. In practice, the storage module stores values W(L) respectively associated with different elements L of the spatio-frequency domain D (that is to say in practice with different elements of ℝ 4 ).
Le module de restitution holographique 8 comprend ici un modulateur de lumière et une source de lumière de longueur d’onde λ, et permet la restitution de l’hologramme numérique représenté par la représentation W à un utilisateur. On pourra par exemple se référer à la demande de brevet publiée en tant que WO2019/001968 à ce sujet.The holographic restitution module 8 here comprises a light modulator and a light source of wavelength λ, and allows the restitution of the digital hologram represented by the representation W to a user. We can for example refer to the patent application published as WO2019/001968 on this subject.
La
Ce procédé débute par une étape E2 de réception de signaux de mesure en provenance du module d’acquisition 6.This process begins with a step E2 of receiving measurement signals from the acquisition module 6.
Le module de traitement 2 détermine alors des données représentatives de la position et/ou de l’orientation du dispositif d’holographie numérique 10 sur la base des signaux de mesure reçus (étape E4).The processing module 2 then determines data representative of the position and/or orientation of the digital holography device 10 on the basis of the measurement signals received (step E4).
Afin de présenter l’hologramme numérique à l’utilisateur en tenant compte du mouvement du dispositif d’holographie numérique 10 (et de simuler ainsi le mouvement réciproque de l’hologramme numérique par rapport à l’utilisateur), le module de traitement 2 applique à l’hologramme numérique (représenté par la représentation W comme mentionné ci-dessus) une transformation T définie dans l’espace de propagation tridimensionnel E en fonction des données représentatives précitées.In order to present the digital hologram to the user taking into account the movement of the digital holography device 10 (and thus to simulate the reciprocal movement of the digital hologram relative to the user), the processing module 2 applies to the digital hologram (represented by the representation W as mentioned above) a transformation T defined in the three-dimensional propagation space E as a function of the aforementioned representative data.
Pour ce faire, le module de traitement 2 détermine à l’étape E6 le symplectomorphisme χ associé à cette transformation T grâce à la méthode proposée ci-dessus. Comme déjà indiqué, dans un plan Pzparallèle au plan de référence Pref, la fonction χ (symplectomorphisme) est telle que que le sous-ensemble des éléments de l’espace produit D x D de forme (e, χ(e)) est le sous-ensemble défini par les éléments de la forme (x, y,
- d’un premier vecteur, dont les deux premières coordonnées correspondent respectivement aux deux premières variables des quatre variables et dont la troisième coordonnée correspond à la coordonnée dudit plan parallèle Pzselon la direction z perpendiculaire au plan de référence Pref, et- a first vector, the first two coordinates of which correspond respectively to the first two variables of the four variables and the third coordinate of which corresponds to the coordinate of said parallel plane P z in the direction z perpendicular to the reference plane P ref , and
- d’un vecteur résultant de l’application de la transformation à un second vecteur, dont les deux premières coordonnées correspondent respectivement aux deux dernières variables des quatre variables et, ici, dont la norme est prédéfinie.- a vector resulting from the application of the transformation to a second vector, whose first two coordinates correspond respectively to the last two variables of the four variables and, here, whose norm is predefined.
Le module de traitement peut ainsi déterminer à l’étape E8 la représentation W’ de l’hologramme numérique transformé (ou hologramme numérique modifié par application de la transformation T) sur la base de la représentation W mémorisée dans le module de mémorisation 4 et de la fonction χ (symplectomorphisme) déterminé à l’étape E6. En variante, la représentation W (c’est-à-dire en pratique des données représentatives des valeurs W(L) précitées) pourrait être reçue par le dispositif d’holographie numérique 10 au moyen d’un module de communication (non représenté).The processing module can thus determine in step E8 the representation W' of the transformed digital hologram (or digital hologram modified by application of the transformation T) on the basis of the representation W stored in the storage module 4 and the function χ (symplectomorphism) determined in step E6. Alternatively, the representation W (that is to say in practice data representative of the aforementioned values W(L)) could be received by the digital holography device 10 by means of a communication module (not shown) .
Conformément à ce qui a été exposé précédemment, la représentation W’ de l’hologramme numérique transformé peut être déterminé comme suit :In accordance with what has been explained previously, the representation W' of the transformed digital hologram can be determined as follows:
pour les différents L du domaine spatio-fréquentiel D utilisées dans la représentation concernée, où N est une valeur prédéterminée pour un dispositif d’holographie numérique donné (qui correspond au degré de précision souhaitée), λ est comme déjà indiqué la longueur d’onde associée à (et donc utilisée pour restituer) l’hologramme numérique, o est comme déjà indiqué l’opérateur de composition et où les fonctions fnsont définies plus haut.for the different L of the spatio-frequency domain D used in the representation concerned, where N is a predetermined value for a given digital holography device (which corresponds to the desired degree of precision), λ is as already indicated the wavelength associated with (and therefore used to restore) the digital hologram, o is, as already indicated, the composition operator and where the functions f n are defined above.
En pratique, on peut utiliser seulement le premier terme (dit "terme correctif") non-nul de la somme dans la formule ci-dessus ; le module de traitement détermine dans ce cas la représentation W’ de l’hologramme numérique modifié comme suit (le facteur f1étant nul avec la quantification de Weyl utilisée ici) :In practice, we can use only the first non-zero term (called " corrective term ") of the sum in the formula above; the processing module determines in this case the representation W' of the digital hologram modified as follows (the factor f 1 being zero with the Weyl quantification used here):
avecwith
où {.}3est le crochet de Poisson défini plus haut.where {.} 3 is the Poisson bracket defined above.
Le module de traitement 2 est ainsi conçu pour appliquer la fonction χ lors de l’application de la transformation T à l’hologramme numérique. La fonction χ est notamment appliquée lors de la composition de cette fonction avec la représentation W (terme W o χ).Processing module 2 is thus designed to apply the function χ when applying the transformation T to the digital hologram. The function χ is particularly applied when composing this function with the representation W (term W o χ).
Par ailleurs, comme indiqué ci-dessus, on prévoit ici que la distribution W’ représentant l’hologramme numérique transformé par la transformation T soit déterminée par le module de traitement 2 en utilisant au moins un terme correctif qui dépend de la longueur d’onde λ. Ce terme correctif est non-nul du fait que la fonction χ est non-linéaire (la fonction génératrice φ étant non-quadratique comme expliqué plus haut).Furthermore, as indicated above, it is envisaged here that the distribution W' representing the digital hologram transformed by the transformation T is determined by the processing module 2 using at least one corrective term which depends on the wavelength. λ. This corrective term is non-zero because the function χ is non-linear (the generating function φ being non-quadratic as explained above).
Le module de traitement 2 peut alors commander la restitution de l’hologramme numérique transformé (représenté par la représentation ou distribution W’) au moyen du module de restitution holographique 8.The processing module 2 can then control the restitution of the transformed digital hologram (represented by the representation or distribution W') by means of the holographic restitution module 8.
Pour ce faire, le module de traitement 2 reconstruit par exemple à l’étape E10 l’hologramme numérique transformé à partir de la représentation W’ obtenue à l’étape E8. Cette étape de reconstruction peut comprendre en pratique une sommation de contributions lumineuses respectivement associées aux valeurs W’(L) définissant la représentation W’ pour différents éléments L du domaine spatio-fréquentiel D.To do this, the processing module 2 reconstructs for example in step E10 the digital hologram transformed from the representation W' obtained in step E8. This reconstruction step can in practice include a summation of light contributions respectively associated with the values W'(L) defining the representation W' for different elements L of the spatio-frequency domain D.
Le module de traitement 2 envoie alors à l’étape E12 des signaux représentatifs de l’hologramme numérique reconstruit à destination du module de restitution holographique 8 (en pratique au modulateur de lumière équipant ce module de restitution holographique 8) afin de permettre la restitution de l’hologramme numérique transformé à l’utilisateur, ici en illuminant, avec la source de lumière de longueur d’onde λ, le modulateur de lumière configuré sur la base des signaux représentatifs de l’hologramme numérique reconstruit.The processing module 2 then sends, in step E12, signals representative of the reconstructed digital hologram to the holographic restitution module 8 (in practice to the light modulator equipping this holographic restitution module 8) in order to allow the restitution of the transformed digital hologram to the user, here by illuminating, with the light source of wavelength λ, the light modulator configured on the basis of the signals representative of the reconstructed digital hologram.
En variante, la restitution de l’étape E12 pourrait être réalisée sur un système stéréoscopique. L’étape E12 comprend alors une sous-étape de conversion stéréoscopique pour convertir l’hologramme reconstruit en signaux stéréoscopiques et une sous-étape d’affichage sur un écran du système stéréoscopique à partir des signaux stéréoscopiques.Alternatively, the restitution of step E12 could be carried out on a stereoscopic system. Step E12 then comprises a stereoscopic conversion sub-step for converting the reconstructed hologram into stereoscopic signals and a display sub-step on a screen of the stereoscopic system from the stereoscopic signals.
La
Ce procédé est mis en œuvre dans un dispositif de décodage. Un tel dispositif de décodage comprend par exemple un processeur et une mémoire mémorisant des instructions de programme d’ordinateur conçues pour mettre en œuvre certaines étapes au moins du procédé de la
Ce dispositif de décodage peut être un ordinateur (par exemple un ordinateur personnel) ou un dispositif d’holographie numérique tel que décrit ci-dessus en référence à la
Le procédé de la
Le procédé se poursuit par une étape E22 d’obtention d’un hologramme numérique de référence Hn. Le dispositif de décodage peut obtenir l’hologramme numérique de référence par décodage de données reçues dans le flux de données précité. Ces données sont par exemple représentatives d’une représentation Wnde l’hologramme numérique Hn(sans référence à un autre hologramme numérique). En variante, l’hologramme numérique Hnpeut être obtenu au moyen d’un procédé du même type que celui décrit ici pour obtenir l’hologramme numérique Hn+1.The process continues with a step E22 of obtaining a reference digital hologram H n . The decoding device can obtain the reference digital hologram by decoding data received in the aforementioned data stream. These data are for example representative of a representation W n of the digital hologram H n (without reference to another digital hologram). Alternatively, the digital hologram H n can be obtained by means of a process of the same type as that described here for obtaining the digital hologram H n+1 .
Le procédé comprend également une étape E24 de décodage d’un résidu enà partir d’autres données reçues dans le flux de données.The method also includes a step E24 of decoding a residue e n from other data received in the data stream.
Le procédé comprend également une étape E26 d’obtention d’un prédicteur PRED, par exemple par lecture dans une mémoire du dispositif de décodage. En variante, le prédicteur PRED peut être obtenue par décodage de données contenues dans le flux de données reçu.The method also includes a step E26 of obtaining a predictor PRED, for example by reading from a memory of the decoding device. Alternatively, the PRED predictor can be obtained by decoding data contained in the received data stream.
Le procédé comprend alors une étape E28 de prédiction d’un hologramme numérique prédit H’npar application à l’hologramme numérique de référence Hnd’une transformation T définie par le prédicteur PRED, en utilisant les techniques décrites plus haut pour transformer la représentation P en représentation P’, qui comprennent donc l’application d’une fonction χ déterminée comme décrit ci-dessus.The method then comprises a step E28 of predicting a predicted digital hologram H' n by applying to the reference digital hologram H n a transformation T defined by the predictor PRED, using the techniques described above to transform the representation P in representation P', which therefore include the application of a function χ determined as described above.
Comme dans le cadre du procédé de la
Dans ce cas, l’étape E28 de prédiction peut inclure une détermination d’une distribution W’ représentant l’hologramme numérique prédit H’nsur la base de la représentation W de l’hologramme numérique de référence Hnconformément à ce qui est exposé ci-dessus pour l’étape E8 de la
pour les différents L du domaine spatio-fréquentiel D utilisés dans la représentation concernée, où N est une valeur prédéterminée pour un dispositif de décodage donné (qui correspond au degré de précision souhaitée, avec par exemple N = 1, auquel cas la formule contient un seul terme correctif λ.fn(L)), λ est comme déjà indiqué la longueur d’onde associée aux hologrammes numériques, o est comme déjà indiqué l’opérateur de composition et où les fonctions fnsont définies plus haut.for the different L of the spatio-frequency domain D used in the representation concerned, where N is a predetermined value for a given decoding device (which corresponds to the desired degree of precision, with for example N = 1, in which case the formula contains a only corrective term λ.f n (L)), λ is, as already indicated, the wavelength associated with digital holograms, o is, as already indicated, the composition operator and where the functions f n are defined above.
La fonction χ est ainsi notamment appliquée lors de la composition de cette fonction avec la représentation W (terme W o χ).The function χ is thus notably applied when composing this function with the representation W (term W o χ).
Par ailleurs, comme indiqué ci-dessus, on prévoit ici que la distribution (ou représentation) W’ représentant l’hologramme numérique prédit H’nsoit déterminée par le dispositif de décodage en utilisant au moins un terme correctif qui dépend de la longueur d’onde λ. Ce terme correctif est non-nul du fait que la fonction χ est non-linéaire comme expliqué plus haut.Furthermore, as indicated above, it is expected here that the distribution (or representation) W' representing the predicted digital hologram H' n is determined by the decoding device using at least one corrective term which depends on the length d λ wave. This corrective term is non-zero because the function χ is non-linear as explained above.
Le procédé peut alors comprendre une étape E30 d’obtention de l’hologramme décodé Hn+1par combinaison du résidu enet de l’hologramme numérique prédit H’n.The method can then comprise a step E30 of obtaining the decoded hologram H n+1 by combining the residue e n and the predicted digital hologram H' n .
Par exemple, pour les différents L du domaine spatio-fréquentiel D utilisés dans la représentation concernée, la représentation (ou distribution) W’’ représentant l’hologramme numérique décodé Hn+1est obtenue comme suit :For example, for the different L of the spatio-frequency domain D used in the representation concerned, the representation (or distribution) W'' representing the decoded digital hologram H n+1 is obtained as follows:
W’’(L) = W’(L) + E(L)W’’(L) = W’(L) + E(L)
où E est la représentation du résidu endans le domaine spatio-fréquentiel D.where E is the representation of the residue e n in the spatio-frequency domain D.
Lorsque le dispositif de décodage comprend un module de restitution holographique (par exemple lorsque le dispositif de décodage est un dispositif d’holographie numérique comme celui de la
La
Ce dispositif de codage est par exemple situé au sein d’un serveur de manière à délivrer des données représentatives d’une séquence d’hologrammes numériques à un dispositif électronique client, comme décrit dans la suite.This coding device is for example located within a server so as to deliver data representative of a sequence of digital holograms to a client electronic device, as described below.
Le dispositif de codage 20 comprend ici une première unité de codage 22, une unité de prédiction 24, une unité de détermination de résidu 26, une seconde unité de codage 28 et une unité de communication 30.The coding device 20 here comprises a first coding unit 22, a prediction unit 24, a residue determination unit 26, a second coding unit 28 and a communication unit 30.
Le dispositif de codage 20 est par exemple réalisé sous forme d’un dispositif électronique comprenant un processeur (tel qu’un microprocesseur) ; dans ce cas, chacune des unités précitées peut être mise en œuvre du fait de l’exécution, par ce processeur, d’instructions de programme d’ordinateurs mémorisées au sein du dispositif électronique formant le dispositif de codage 20 (par exemple dans une mémoire de ce dispositif électronique). Toutefois, en variante, une au moins des unités précitées peut être réalisée au moyen d’un circuit électronique dédié, par exemple un circuit intégré à application spécifique.The coding device 20 is for example produced in the form of an electronic device comprising a processor (such as a microprocessor); in this case, each of the aforementioned units can be implemented due to the execution, by this processor, of computer program instructions stored within the electronic device forming the coding device 20 (for example in a memory of this electronic device). However, as a variant, at least one of the aforementioned units can be produced by means of a dedicated electronic circuit, for example an integrated circuit with a specific application.
La première unité de codage 22 est conçue pour produire des données D1 qui sont représentatives d’un hologramme numérique Hk, ici d’un hologramme numérique de référence, sans référence à des données relatives à un autre hologramme numérique. On décrit dans la suite en référence à la
L’unité de prédiction 24 est conçue pour prédire un hologramme numérique H’k, dit "hologramme numérique prédit", par transformation de l’hologramme numérique de référence Hk, en utilisant les techniques qui ont été présentées ci-dessus en référence aux figures 1 à 4, notamment en appliquant la fonction χ définie ci-dessus pour la détermination de l’hologramme numérique prédit.The prediction unit 24 is designed to predict a digital hologram H' k , called " predicted digital hologram ", by transformation of the reference digital hologram H k , using the techniques which have been presented above with reference to the Figures 1 to 4, in particular by applying the function χ defined above for determining the predicted digital hologram.
L’unité de détermination de résidu 26 est conçue pour déterminer un résidu ek +1entre l’hologramme numérique prédit H’kproduit par l’unité de prédiction 24 et l’hologramme numérique courant Hk+1.The residue determination unit 26 is designed to determine a residue e k +1 between the predicted digital hologram H' k produced by the prediction unit 24 and the current digital hologram H k+1 .
La seconde unité de codage 28 est conçue pour produire des données D3, D4 représentatives du résidu ek +1produit par l’unité de détermination de résidu 26.The second coding unit 28 is designed to produce data D3, D4 representative of the residue e k +1 produced by the residue determination unit 26.
Des éléments complémentaires relatifs au fonctionnement de ces différentes unités sont données plus loin en référence notamment à la
Enfin, l’unité de communication 30 est conçue pour transmettre les données représentatives produites par la première unité de codage 22 et/ou par la seconde unité de codage 28 à destination du dispositif électronique client.Finally, the communication unit 30 is designed to transmit the representative data produced by the first coding unit 22 and/or by the second coding unit 28 to the client electronic device.
La
Ce dispositif de décodage 40 est par exemple un dispositif électronique (tel que le dispositif électronique client susmentionné) conçu pour recevoir des données représentatives d’une séquence d’hologramme numériques en provenance d’un serveur (tel que le serveur susmentionné).This decoding device 40 is for example an electronic device (such as the aforementioned client electronic device) designed to receive data representative of a digital hologram sequence coming from a server (such as the aforementioned server).
Le dispositif de décodage 40 comprend une première unité de décodage 42, une seconde unité de décodage 44, une unité de prédiction 46, une unité de combinaison 48, une unité de reconstruction 49 et une unité de communication 50.The decoding device 40 comprises a first decoding unit 42, a second decoding unit 44, a prediction unit 46, a combination unit 48, a reconstruction unit 49 and a communication unit 50.
Le dispositif de décodage 40 est par exemple réalisé sous forme d’un dispositif électronique comprenant un processeur (tel qu’un microprocesseur) ; dans ce cas, chacune des unités précitées peut être mise en œuvre du fait de l’exécution, par ce processeur, d’instructions de programme d’ordinateurs mémorisées au sein du dispositif électronique formant le dispositif de décodage 40 (par exemple dans une mémoire de ce dispositif électronique). Toutefois, en variante, une au moins des unités précitées peut être réalisée au moyen d’un circuit électronique dédié, par exemple un circuit intégré à application spécifique.The decoding device 40 is for example produced in the form of an electronic device comprising a processor (such as a microprocessor); in this case, each of the aforementioned units can be implemented due to the execution, by this processor, of computer program instructions stored within the electronic device forming the decoding device 40 (for example in a memory of this electronic device). However, as a variant, at least one of the aforementioned units can be produced by means of a dedicated electronic circuit, for example an integrated circuit with a specific application.
La première unité de décodage 42 est conçue pour obtenir un hologramme numérique Hk, ici un hologramme numérique de référence, à partir de données D1 représentatives de cet hologramme numérique. Ces données représentatives D1 sont par exemple reçues par l’unité de communication 50 (en provenance du dispositif de codage 20 dans les exemples décrits dans la suite). Un exemple de procédé de décodage qui peut être mis en œuvre par la première unité de décodage est décrit plus loin en référence à la
La seconde unité de décodage 44 est conçue pour décoder un résidu ek +1à partir de données D3, D4 représentatives de ce résidu ek +1. Ces données D3, D4 représentatives du résidu sont ici reçues par l’unité de communication 50 (par exemple en provenance du dispositif de codage 20).The second decoding unit 44 is designed to decode a residue e k +1 from data D3, D4 representative of this residue e k +1 . These data D3, D4 representative of the residue are here received by the communication unit 50 (for example from the coding device 20).
L’unité de prédiction 46 est conçue pour prédire un hologramme numérique H’k, dit "hologramme numérique prédit", par transformation de l’hologramme numérique de référence Hk, en utilisant les techniques qui ont été présentées ci-dessus en référence aux figures 1 à 4, notamment en appliquant la fonction χ définie ci-dessus pour la détermination de l’hologramme numérique prédit. Son fonctionnement est semblable à celui de l’unité de prédiction 24 du dispositif de codage 20.The prediction unit 46 is designed to predict a digital hologram H' k , called " predicted digital hologram ", by transformation of the reference digital hologram H k , using the techniques which have been presented above with reference to the Figures 1 to 4, in particular by applying the function χ defined above for determining the predicted digital hologram. Its operation is similar to that of the prediction unit 24 of the coding device 20.
L’unité de combinaison 48 est conçue pour obtenir un hologramme numérique Hk+1(dit "hologramme numérique décodé") par combinaison du résidu ek +1décodé par la seconde unité de décodage 44, et de l’hologramme prédit H’kproduit en sortie de l’unité de prédiction 46.The combination unit 48 is designed to obtain a digital hologram H k+1 (called " decoded digital hologram ") by combining the residue e k +1 decoded by the second decoding unit 44, and the predicted hologram H' k produced at the output of the prediction unit 46.
L’unité de reconstruction 49 est conçue pour reconstruire l’hologramme numérique décodé Hk+1sur la base d’une représentation de cet hologramme numérique, cette représentation utilisant ici une décomposition en trames de Gabor.The reconstruction unit 49 is designed to reconstruct the decoded digital hologram H k+1 on the basis of a representation of this digital hologram, this representation here using a decomposition into Gabor frames.
Des éléments complémentaires relatifs au fonctionnement de ces différentes unités sont données plus loin en référence notamment à la
La
Ce procédé débute par une étape E2 d’initialisation de l’indice k qui désigne l’hologramme numérique courant Hkdans la séquence d’hologrammes numériques traitée. L’indice k est ici initialisé à 0.This method begins with a step E2 of initializing the index k which designates the current digital hologram H k in the sequence of digital holograms processed. The index k is here initialized to 0.
Le procédé se poursuit par une étape E4 de décomposition de l’hologramme numérique courant Hken trames de Gabor Wk. Comme précédemment indiqué, l’hologramme numérique courant Hkest alors représenté par un ensemble de premiers coefficients (ici complexes) Wk(ζ) respectivement associés à des éléments ζ du domaine spatio-fréquentiel D. On rappelle que chacun de ces éléments du domaine spatio-fréquentiel D est formé par un premier paramètre spatial x, un second paramètre spatial y, un premier paramètre fréquentiel η et un second paramètre fréquentiel ξ.The process continues with a step E4 of decomposing the current digital hologram H k into Gabor frames W k . As previously indicated, the current digital hologram H k is then represented by a set of first coefficients (here complex) W k (ζ) respectively associated with elements ζ of the spatio-frequency domain D. We recall that each of these elements of the spatio-frequency domain D is formed by a first spatial parameter x, a second spatial parameter y, a first frequency parameter η and a second frequency parameter ξ.
Les coefficients Wk(ζ) peuvent par exemple être calculés par la formule suivante :The coefficients W k (ζ) can for example be calculated by the following formula:
Wk(ζ) = <
en reprenant les notations de la formule [Math. 6] ci-dessus et avec < f , g > le produit scalaire entre les fonctions f et g.by using the notations of the formula [Math. 6] above and with < f , g > the scalar product between the functions f and g.
En pratique, la représentation de l’hologramme numérique courant Hkutilisée est par exemple une représentation parcimonieuse, c’est-à-dire que les coefficients Wk(ζ) sont choisis pour représenter au mieux l’hologramme numérique courant Hktout en étant en nombre limité. Pour ce faire, on utilise par exemple un algorithme de poursuite de base (ou "basis pursuit" selon la terminologie anglo-saxonne couramment utilisée) pour sélectionner les coefficients Wk(ζ) issus de la décomposition de l’hologramme numérique courant Hken trames de Gabor à utiliser dans la représentation parcimonieuse. On pourra se référer par exemple à l’article "Basis pursuit", de S. Chen et D. DonohoinProceedings of 1994 28th Asilomar Conference on Signals, Systems and Computers (vol. 1, pp. 41-44), octobre 1994 en ce qui concerne l’algorithme de poursuite de base.In practice, the representation of the current digital hologram H k used is for example a parsimonious representation, that is to say that the coefficients W k (ζ) are chosen to best represent the current digital hologram H k while being in limited number. To do this, we use for example a basic pursuit algorithm (or " basis pursuit " according to the Anglo-Saxon terminology commonly used) to select the coefficients W k (ζ) resulting from the decomposition of the current digital hologram H k in Gabor frames to be used in the sparse representation. We can refer for example to the article " Basis pursuit ", by S. Chen and D. Donoho in Proceedings of 1994 28th Asilomar Conference on Signals, Systems and Computers (vol. 1, pp. 41-44), October 1994 regarding the basic tracking algorithm.
Le procédé de la
Un exemple de mise en œuvre envisageable pour l’étape E6 est décrit plus loin en référence à la
L’étape E6 permet de générer des données codées D1 représentatives de l’hologramme numérique courant Hk.Step E6 makes it possible to generate coded data D1 representative of the current digital hologram H k .
Ces données codées D1 sont émises, par l’unité de communication 30 du dispositif de codage 20 et via un réseau de communication, à destination du dispositif de décodage 40 (étape E8).These coded data D1 are transmitted, by the communication unit 30 of the coding device 20 and via a communication network, to the decoding device 40 (step E8).
En variante, les données codées D1 pourraient être mémorisées au sein du dispositif de codage 20 (par exemple pour utilisation ultérieur dans le cas où le dispositif de codage 20 et le dispositif de décodage 40 sont un même et unique dispositif électronique).Alternatively, the coded data D1 could be stored within the coding device 20 (for example for subsequent use in the case where the coding device 20 and the decoding device 40 are the same and unique electronic device).
Dans les étapes E10 à E14 décrites à présent, l’hologramme numérique Hkd’indice k est utilisé comme hologramme numérique de référence pour le codage différentiel (c’est-à-dire sous forme d’un résidu) de l’hologramme numérique Hk+1qui suit l’hologramme numérique Hkdans la séquence d’hologrammes numériques.In steps E10 to E14 now described, the digital hologram H k of index k is used as a reference digital hologram for the differential coding (that is to say in the form of a residue) of the hologram digital hologram H k+1 which follows the digital hologram H k in the sequence of digital holograms.
Lors de l’étape E10, l’unité de prédiction 24 détermine une transformation Tk+1(ici une transformation rigide comme déjà indiqué) sur la base de l’hologramme numérique de référence Hket de l’hologramme numérique suivant Hk+1, puis détermine un hologramme numérique prédit H’kpar transformation de l’hologramme numérique de référence Hken utilisant la fonction (ou symplectomorphisme) χ associée comme expliqué plus haut à la transformation Tk+1déterminée.During step E10, the prediction unit 24 determines a transformation T k+1 (here a rigid transformation as already indicated) on the basis of the reference digital hologram H k and the following digital hologram H k +1 , then determines a predicted digital hologram H' k by transforming the reference digital hologram H k using the function (or symplectomorphism) χ associated as explained above with the transformation T k+1 determined.
La transformation Tk+1est par exemple déterminée par analyse de mouvement entre la scène représentée par l’hologramme numérique de référence Hket l’hologramme numérique suivant Hk+1, comme proposé dans la demande de brevet WO 2021/004 797The transformation T k+1 is for example determined by movement analysis between the scene represented by the reference digital hologram H k and the following digital hologram H k+1 , as proposed in patent application WO 2021/004 797
La représentation W’kde l’hologramme numérique prédit H’k(au moyen de seconds coefficients W’k(ε)) est alors déterminée à partir de la représentation Wkde l’hologramme numérique de référence Hk(au moyen des premiers coefficients Wk(ε)) en utilisant la fonction χ associée à la transformation Tk+1conformément à ce qui a été précédemment décrit, c’est-à-dire qu’on a selon une notation simplifiée :The representation W' k of the predicted digital hologram H' k (by means of second coefficients W' k (ε)) is then determined from the representation W k of the reference digital hologram H k (by means of the first coefficients W k (ε)) using the function χ associated with the transformation T k+1 in accordance with what has been previously described, that is to say that we have according to a simplified notation:
W’k= Wko χ +
où o est l’opérateur de composition de fonctions, λ est la longueur d’onde d’enregistrement des hologrammes numériques et Pndes fonctions complexes définies sur le domaine spatio-fréquentiel D comme expliqué précédemment.where o is the function composition operator, λ is the recording wavelength of the digital holograms and P n is the complex functions defined on the spatio-frequency domain D as explained previously.
Un coefficient associé à un élément (x0, y0, η0, ξ0) et participant à la représentation de l’hologramme numérique prédit H’kest donc déterminé en utilisant la formule :A coefficient associated with an element (x 0 , y 0 , η 0 , ξ 0 ) and participating in the representation of the predicted digital hologram H' k is therefore determined using the formula:
Wk( χ(x0, y0, η0, ξ0) ) +
Ainsi, pour la détermination d’un second coefficient W’k(ε0) associé à un élément ε0formé par une première valeur x0relative au premier paramètre spatial, une seconde valeur y0relative au second paramètre spatial, une troisième valeur η0relative au premier paramètre fréquentiel et une quatrième valeur ξ0relative au second paramètre fréquentiel, on utilise notamment le premier coefficient Wkassocié à l’image, par la fonction χ, de l’élément ε0formé par la première valeur x0, la seconde valeur y0, la troisième valeur η0et la quatrième valeur ξ0.Thus, for the determination of a second coefficient W' k (ε 0 ) associated with an element ε 0 formed by a first value x 0 relating to the first spatial parameter, a second value y 0 relating to the second spatial parameter, a third value η 0 relating to the first frequency parameter and a fourth value ξ 0 relating to the second frequency parameter, we use in particular the first coefficient W k associated with the image, by the function χ, of the element ε 0 formed by the first value x 0 , the second value y 0 , the third value η 0 and the fourth value ξ 0 .
Selon la formule proposée ci-dessus pour calculer les coefficients W’k(ε) représentant l’hologramme numérique prédit H’k, on utilise un terme correctif
Selon une autre variante, pour alléger les traitements, on peut ne pas tenir compte du terme correctif ; dans ce cas, tout second coefficient W’k(ε0) déterminé à l’étape E10 et associé à un élément ε0formé par une première valeur x0relative au premier paramètre spatial, une seconde valeur y0relative au second paramètre spatial, une troisième valeur η0relative au premier paramètre fréquentiel et une quatrième valeur ξ0relative au second paramètre fréquentiel, est égal au premier coefficient Wkassocié à l’image, par la fonction χ, de l’élément ε0formé par la première valeur x0, la seconde valeur y0, la troisième valeur η0et la quatrième valeur ξ0.According to another variant, to lighten the treatments, the corrective term can be ignored; in this case, any second coefficient W' k (ε 0 ) determined in step E10 and associated with an element ε 0 formed by a first value x 0 relating to the first spatial parameter, a second value y 0 relating to the second spatial parameter , a third value η 0 relating to the first frequency parameter and a fourth value ξ 0 relating to the second frequency parameter, is equal to the first coefficient W k associated with the image, by the function χ, of the element ε 0 formed by the first value x 0 , the second value y 0 , the third value η 0 and the fourth value ξ 0 .
Par ailleurs, il est également possible d’obtenir les coefficients W’k(ε) en multipliant l’expression donnée ci-dessus (avec ou sans utilisation du terme correctif), qui forme alors une valeur intermédiaire, par une fonction de distribution spatio-fréquentielle Δ à valeurs réelles sur le domaine spatio-fréquentiel D et variable en fonction seulement selon les deux dimensions fréquentielles (c’est-à-dire qu’il existe une fonction f à deux variables telle que Δ(x,y,η,ξ)=f(η,ξ) pour tout multiplet (x,y,η,ξ)), par exemple pour obtenir une atténuation de l’hologramme numérique dans une certaine direction.Furthermore, it is also possible to obtain the coefficients W' k (ε) by multiplying the expression given above (with or without use of the corrective term), which then forms an intermediate value, by a spatial distribution function -frequency Δ with real values on the spatio-frequency domain D and variable as a function only according to the two frequency dimensions (that is to say that there exists a function f with two variables such that Δ(x,y,η ,ξ)=f(η,ξ) for any multiplet (x,y,η,ξ)), for example to obtain an attenuation of the digital hologram in a certain direction.
Cette fonction de distribution spatio-fréquentielle est par exemple de la forme :This spatio-frequency distribution function is for example of the form:
Δ(x,y,η,ξ) = cos θ + sin θ
avec θ une valeur prédéterminée liée à la direction d’atténuation, et la formule générale qui donne l’expression des coefficients W’kreprésentant l’hologramme prédit H’kest alors :with θ a predetermined value linked to the direction of attenuation, and the general formula which gives the expression of the coefficients W' k representing the predicted hologram H' k is then:
W’k= [Wko χ +
Le procédé comprend alors une étape E12 de décomposition de l’hologramme numérique Hk+1en trames de Gabor Wk+1.The method then comprises a step E12 of decomposing the digital hologram H k+1 into Gabor frames W k+1 .
Cette étape est similaire à l’étape E4 réalisée pour l’hologramme numérique Hket permet d’obtenir, pour représenter l’hologramme numérique Hk+1, un ensemble de coefficients (ici complexes) Wk+1(ζ) respectivement associés à des éléments ζ du domaine spatio-fréquentiel D.This step is similar to step E4 carried out for the digital hologram H k and makes it possible to obtain, to represent the digital hologram H k+1 , a set of coefficients (here complex) W k+1 (ζ) respectively associated with elements ζ of the spatio-frequency domain D.
Le procédé de la
En pratique, cette différence est faite entre les coefficients Wk+1(ζ) représentant l’hologramme numérique Hk+1et les coefficients W’k(ζ) représentant l’hologramme numérique prédit H’k, et on note ainsi de manière simplifiée :In practice, this difference is made between the coefficients W k+1 (ζ) representing the digital hologram H k+1 and the coefficients W' k (ζ) representing the predicted digital hologram H'k, and we thus note simplified way:
ek+1= Wk+1– W’k e k+1 = W k+1 – W' k
Plus précisément, pour tous les éléments ε du domaine spatio-fréquentiel D pour lesquels l’un au moins des coefficients Wk+1(ε) et W’k(ε) est non-nul, l’unité de détermination de résidu 26 détermine un coefficient (complexe) ek+1(ε) du résidu ek+1par l’opération :More precisely, for all the elements ε of the spatio-frequency domain D for which at least one of the coefficients W k+1 (ε) and W' k (ε) is non-zero, the residue determination unit 26 determines a (complex) coefficient e k+1 (ε) of the residue e k+1 by the operation:
ek+1(ε) = Wk+1(ε) – W’k(ε)e k+1 (ε) = W k+1 (ε) – W' k (ε)
L’unité de communication 30 peut alors transmettre à l’étape E16 des données représentatives D2, D3, D4 de la transformation Tk+1et du résidu ek+1à destination du dispositif de décodage 40 (via le réseau de communication précité). En variante, ces données représentatives pourraient être mémorisées dans une mémoire du dispositif de codage 20 pour utilisation ultérieure.The communication unit 30 can then transmit to step E16 data representative of D2, D3, D4 of the transformation T k+1 and the residue e k+1 to the decoding device 40 (via the aforementioned communication network ). Alternatively, this representative data could be stored in a memory of the coding device 20 for later use.
Les données D2 représentatives de la transformation Tk+1comprennent des valeurs qui caractérisent la transformation Tk+1, par exemple les valeurs des composantes du vecteur définissant la translation impliquée et les valeurs d’angle définissant les différentes rotations impliquées.The data D2 representative of the transformation T k+1 include values which characterize the transformation T k+1 , for example the values of the components of the vector defining the translation involved and the angle values defining the different rotations involved.
On propose de coder comme suit le résidu ek+1pour sa transmission au dispositif de décodage 40. En variante, on pourrait utiliser la méthode de codage décrite plus bas en référence à la
On traite ici séparément la partie réelle et la partie imaginaire de chacun des coefficients ek+1(ε).We treat here separately the real part and the imaginary part of each of the coefficients e k+1 (ε).
On forme des images Ii,jqui regroupent chacune la partie réelle des coefficients ek+1(ε) associés à des éléments dont le premier paramètre fréquentiel et le second paramètre fréquentiel sont fixes.We form images I i,j which each group together the real part of the coefficients e k+1 (ε) associated with elements whose first frequency parameter and the second frequency parameter are fixed.
Autrement dit, un pixel en ligne p et colonne q d’une image Ii,ja pour valeur :In other words, a pixel in row p and column q of an image I i,j has the value:
Ii,j(p,q) = Re[ ek+1( (xp, yp, ηi, ξj) ) ]I i,j (p,q) = Re[ e k+1 ( (x p , y p , η i , ξ j ) ) ]
où Re[γ] désigne la partie réelle du nombre complexe γ et ηiet ξjsont respectivement le premier paramètre fréquentiel et le second paramètre fréquentiel associés à l’image Ii,j.where Re[γ] designates the real part of the complex number γ and η i and ξ j are respectively the first frequency parameter and the second frequency parameter associated with the image I i,j .
La séquence d’images formée par les images Ii,j(lorsque i et j varient de manière à balayer tous les couples premier paramètre fréquentiel ηi- second paramètre fréquentiel ξjutilisés dans la représentation) est alors codée au moyen d’un codeur vidéo (par exemple conformément à une norme de type AVC ou HEVC).The sequence of images formed by the images I i,j (when i and j vary so as to scan all the pairs first frequency parameter η i - second frequency parameter ξ j used in the representation) is then coded by means of a video encoder (for example in accordance with an AVC or HEVC type standard).
La séquence d’images précitée peut être formée en prenant les images Ii,jdans l’ordre suivant : les différentes images I1,javec j croissant, puis les différentes images I2,javec j décroissant, puis les différentes images I3,javec j croissant,etc.The aforementioned sequence of images can be formed by taking the images I i,j in the following order: the different images I 1,j with j increasing, then the different images I 2,j with j decreasing, then the different images I 3,j with j ascending, etc.
Les données codées D3 produites par le codage de la séquence d’images Ii,jsont envoyées au dispositif de décodage 40 par le circuit de communication 30.The coded data D3 produced by the coding of the sequence of images I i, j are sent to the decoding device 40 by the communication circuit 30.
De la même manière, on forme des images Ji,jqui regroupent chacune la partie imaginaire des coefficients ek+1(ε) associés à des éléments dont le premier paramètre fréquentiel et le second paramètre fréquentiel sont fixes.In the same way, we form images J i, j which each group together the imaginary part of the coefficients e k+1 (ε) associated with elements whose first frequency parameter and the second frequency parameter are fixed.
Autrement dit, un pixel en ligne p et colonne q d’une image Ji,ja pour valeur :In other words, a pixel in row p and column q of an image J i,j has the value:
Ji,j(p,q) = Im[ ek+1( (xp, yp, ηi, ξj) ) ]J i,j (p,q) = Im[ e k+1 ( (x p , y p , η i , ξ j ) ) ]
où Im[γ] désigne la partie imaginaire du nombre complexe γ et ηiet ξjsont respectivement le premier paramètre fréquentiel et le second paramètre fréquentiel associés à l’image Ji,j.where Im[γ] designates the imaginary part of the complex number γ and η i and ξ j are respectively the first frequency parameter and the second frequency parameter associated with the image J i,j .
La séquence d’images formée par les images Ji,j(lorsque i et j varient de manière à balayer tous les couples premier paramètre ηi- second paramètre ξjutilisés dans la représentation) est alors codée au moyen d’un codeur vidéo (par exemple conformément à une norme de type AVC ou HEVC).The sequence of images formed by the images J i,j (when i and j vary so as to scan all the first parameter η i - second parameter ξ j pairs used in the representation) is then coded using a video encoder (for example in accordance with an AVC or HEVC type standard).
La séquence d’images précitée peut être formée en prenant les images Ji,jdans l’ordre suivant : les différentes images J1,javec j croissant, puis les différentes images J2,javec j décroissant, puis les différentes images J3,javec j croissant,etc.The aforementioned sequence of images can be formed by taking the images J i,j in the following order: the different images J 1,j with j increasing, then the different images J 2,j with j decreasing, then the different images J 3,j with j increasing, etc.
Les données codées D4 produites par le codage de la séquence d’images Ji,jsont envoyées au dispositif de décodage 40 par le circuit de communication 30.The coded data D4 produced by the coding of the sequence of images J i, j are sent to the decoding device 40 by the communication circuit 30.
Le procédé de la
Le procédé comprend alors une étape E20 où le dispositif de codage 20 détermine si une réinitialisation du codage différentiel est nécessaire c’est-à-dire si le nouvel hologramme numérique Hk+1à coder doit être codé entièrement (comme à l’étape E6) ou peut encore être codé par codage différentiel.The method then comprises a step E20 where the coding device 20 determines whether a reset of the differential coding is necessary, that is to say whether the new digital hologram H k+1 to be coded must be entirely coded (as in step E6) or can also be coded by differential coding.
Le critère pour déterminer si une réinitialisation est nécessaire est par exemple un critère de fréquence (de manière à obtenir un nombre prédéterminé d’hologramme numériques successifs codés par codage différentiel) ou un critère de limitation de l’erreur (en limitant à un seuil prédéterminé une mesure d’erreur entre l’hologramme numérique d’origine et l’hologramme numérique reconstruit après décodage comme expliqué dans la suite).The criterion for determining whether a reset is necessary is for example a frequency criterion (so as to obtain a predetermined number of successive digital holograms coded by differential coding) or an error limitation criterion (by limiting to a predetermined threshold a measurement of error between the original digital hologram and the reconstructed digital hologram after decoding as explained below).
Si le dispositif de codage 20 détermine à l’étape E20 qu’une réinitialisation est nécessaire, le procédé se poursuit (flèche P) à l’étape E22 pour une nouvelle incrémentation de l’indice k (d’une unité) puis boucle à l’étape E4 pour le traitement du nouvel hologramme numérique, à présent désigné Hk.If the coding device 20 determines in step E20 that a reset is necessary, the process continues (arrow P) in step E22 for a new increment of the index k (by one unit) then loops at step E4 for processing the new digital hologram, now designated H k .
Si le dispositif de codage 20 détermine à l’étape E20 qu’une réinitialisation n’est pas nécessaire, le procédé se poursuit (flèche N) à l’étape E10 pour codage différentiel du nouvel hologramme numérique Hk+1.If the coding device 20 determines in step E20 that a reset is not necessary, the process continues (arrow N) in step E10 for differential coding of the new digital hologram H k+1 .
On décrit à présent (toujours en référence à la
À réception des données codées D1 représentatives de l’hologramme numérique Hk, la première unité de décodage 42 décode les données codées D1 (étape E30) de manière à obtenir les coefficients Wk(ζ) formant la représentation de l’hologramme numérique Hk.On receipt of the coded data D1 representative of the digital hologram H k , the first decoding unit 42 decodes the coded data D1 (step E30) so as to obtain the coefficients W k (ζ) forming the representation of the digital hologram H k .
Un exemple de procédé de décodage envisageable est décrit plus loin en référence à la
L’unité de reconstruction 49 peut alors reconstruire l’hologramme numérique Hkà l’étape E32 sur la base des coefficients Wk(ζ) décodés à l’étape E30.The reconstruction unit 49 can then reconstruct the digital hologram H k in step E32 on the basis of the coefficients W k (ζ) decoded in step E30.
On utilise pour ce faire la transformation inverse de celle utilisée à l’étape E4 pour obtenir la représentation de l’hologramme numérique. Dans l’exemple décrit ici, on utilise donc la transformation inverse à celle utilisée pour obtenir la décomposition en trames de Gabor.To do this, we use the inverse transformation of that used in step E4 to obtain the representation of the digital hologram. In the example described here, we therefore use the inverse transformation to that used to obtain the decomposition into Gabor frames.
L’hologramme numérique Hkest donc reconstruit ici selon la formule [Math. 6] présenté plus haut (en utilisant les coefficients décodés Wk(ζ) en tant que valeurs de
L’hologramme numérique Hkpeut alors être restitué au moyen d’un dispositif de restitution holographique (étape E34). Un tel dispositif de restitution holographique comprend par exemple un modulateur de lumière et une source de lumière de longueur d’onde λ. En appliquant respectivement les valeurs des pixels de l’hologramme numérique Hkaux pixels du modulateur de lumière et en illuminant le modulateur de lumière au moyen de la source de lumière, on restitue l’hologramme numérique Hk.The digital hologram H k can then be rendered using a holographic rendering device (step E34). Such a holographic restitution device comprises for example a light modulator and a light source of wavelength λ. By respectively applying the values of the pixels of the digital hologram H k to the pixels of the light modulator and by illuminating the light modulator by means of the light source, the digital hologram H k is restored.
Ultérieurement, à réception des données codées D2, D3, D4, la seconde unité de décodage 44 décode ces données à l’étape E40 de manière à obtenir la transformation Tk+1et le résidu ek+1.Subsequently, upon receipt of the coded data D2, D3, D4, the second decoding unit 44 decodes this data in step E40 so as to obtain the transformation T k+1 and the residue e k+1 .
La seconde unité de décodage 44 détermine la transformation Tk+1à partir des données codées D2, ici à partir des valeurs des composantes du vecteur définissant la translation caractéristique de la transformation Tk+1et des valeurs d’angle définissant les différentes rotations caractéristiques de la transformation Tk+1.The second decoding unit 44 determines the transformation T k+1 from the coded data D2, here from the values of the components of the vector defining the characteristic translation of the transformation T k+1 and the angle values defining the different rotations characteristics of the transformation T k+1 .
La seconde unité de décodage 44 reconstruit par ailleurs la séquence d’images Ii,jà partir des données codées D3 et peut ainsi déterminer les parties réelles respectives des coefficients ek+1(ε) représentant le résidu ek+1.The second decoding unit 44 also reconstructs the sequence of images I i, j from the coded data D3 and can thus determine the respective real parts of the coefficients e k+1 (ε) representing the residue e k+1 .
De même, la seconde unité de décodage 44 reconstruit la séquence d’images Ji,jà partir des données codées D4 et peut ainsi déterminer les parties imaginaires respectives des coefficients ek+1(ε) représentant le résidu ek+1.Likewise, the second decoding unit 44 reconstructs the sequence of images J i, j from the coded data D4 and can thus determine the respective imaginary parts of the coefficients e k+1 (ε) representing the residue e k+1 .
La seconde unité de décodage 44 peut ainsi déterminer les coefficients (complexes) ek+1(ε), c’est-à-dire décoder le résidu ek+1, à partir des données D3, D4 reçues du dispositif de codage 20.The second decoding unit 44 can thus determine the (complex) coefficients e k+1 (ε), that is to say decode the residue e k+1 , from the data D3, D4 received from the coding device 20 .
L’unité de prédiction 46 peut par ailleurs prédire l’hologramme prédit H’kà l’étape E42 par transformation d’un hologramme numérique de référence, par exemple l’hologramme numérique Hkdécodé à l’étape E30 ou un hologramme numérique obtenu lors d’un précédent passage à l’étape E44 décrite ci-dessous.The prediction unit 46 can also predict the predicted hologram H' k in step E42 by transforming a reference digital hologram, for example the digital hologram H k decoded in step E30 or a digital hologram obtained during a previous passage to step E44 described below.
Lors de cette étape E42, les coefficients W’k(ε) de l’hologramme numérique prédit H’ksont déterminés sur la base des coefficients Wk(ε) représentant l’hologramme numérique de référence Hket de la transformation Tk+1(décodée à l’étape E40 sur la base des données D2 reçues du dispositif de codage 20), selon un processus identique à celui employé à l’étape E10 décrite plus haut et qui ne sera donc pas décrit à nouveau. La détermination de l’hologramme numérique prédit H’klors du décodage utilise donc ici aussi la fonction χ associée comme expliqué plus haut à la transformation Tk+1.During this step E42, the coefficients W' k (ε) of the predicted digital hologram H' k are determined on the basis of the coefficients W k (ε) representing the reference digital hologram H k and the transformation T k +1 (decoded in step E40 on the basis of the data D2 received from the coding device 20), according to a process identical to that used in step E10 described above and which will therefore not be described again. The determination of the predicted digital hologram H' k during decoding therefore also uses here the function χ associated as explained above with the transformation T k+1 .
A l’étape E44, l’unité de combinaison 48 peut ainsi obtenir l’hologramme numérique décodé Hk+1par combinaison du résidu ek+1(décodé à l’étape E40) et de l’hologramme numérique prédit H’k, ici par sommation (coefficient à coefficient) du résidu ek+1et de l’hologramme numérique prédit H’k:In step E44, the combination unit 48 can thus obtain the decoded digital hologram H k+1 by combination of the residue e k+1 (decoded in step E40) and the predicted digital hologram H' k , here by summation (coefficient to coefficient) of the residue e k+1 and the predicted digital hologram H' k :
Hk+1= H’k+ ek+1.H k+1 = H' k + e k+1 .
Autrement dit, pour tout élément ε du domaine spatio-fréquentiel D correspondant à un coefficient dans la représentation du résidu ek+1ou de l’hologramme numérique prédit H’k, l’unité de combinaison 48 détermine le coefficient Wk+1(ε) associé à l’élément ε dans la représentation de l’hologramme numérique décodé Hk+1comme suit :In other words, for any element ε of the spatio-frequency domain D corresponding to a coefficient in the representation of the residue e k+1 or of the predicted digital hologram H' k , the combination unit 48 determines the coefficient Wk+1( ε) associated with the element ε in the representation of the decoded digital hologram H k+1 as follows:
Hk+1(ε) = H’k(ε) + ek+1(ε) .H k+1 (ε) = H' k (ε) + e k+1 (ε) .
L’unité de reconstruction 49 peut alors reconstruire l’hologramme numérique Hk+1à l’étape E46 sur la base des coefficients Wk+1(ε) obtenus à l’étape E44, de la même manière que cela a été fait pour l’hologramme numérique Hkà l’étape E32.The reconstruction unit 49 can then reconstruct the digital hologram H k+1 in step E46 on the basis of the coefficients W k+1 (ε) obtained in step E44, in the same way as was done for the digital hologram H k in step E32.
L’hologramme numérique Hk+1peut alors être restitué au moyen du dispositif de restitution holographique (étape E48), ici en appliquant respectivement les valeurs des pixels de l’hologramme numérique Hk+1aux pixels du modulateur de lumière et en illuminant le modulateur de lumière au moyen de la source de lumière.The digital hologram H k+1 can then be restored by means of the holographic restitution device (step E48), here by respectively applying the values of the pixels of the digital hologram H k+1 to the pixels of the light modulator and by illuminating the light modulator by means of the light source.
La
Le procédé de la
Le dispositif de codage 20 effectue alors une étape E54 de décomposition de l’hologramme numérique courant Hken trames de Gabor Wk. Cette étape E54 est identique à l’étape E4 décrite plus haut en référence à la
L’étape E54 permet ainsi d’obtenir des coefficients (ici complexes) Wk(ζ) respectivement associés à des éléments ζ du domaine spatio-fréquentiel D et représentant l’hologramme numérique courant Hk.Step E54 thus makes it possible to obtain coefficients (here complex) W k (ζ) respectively associated with elements ζ of the spatio-frequency domain D and representing the current digital hologram H k .
Le dispositif de codage 20 procède alors à une étape E56 de codage des coefficients Wk(ζ) représentant l’hologramme numérique Hk. Cette étape de codage est identique à l’étape E6 décrit plus haut et ici effectuée par la première unité de codage 22 mentionnée ci-dessus. Cette étape de codage utilise par exemple un codage tel qu’exposé plus loin en référence à la
L’unité de communication 30 peut alors envoyer à l’étape E58 les données D1’ représentatives des coefficients Wk(ζ) à destination du dispositif de décodage 40. L’étape E58 est ici identique à l’étape E8 décrite plus haut.The communication unit 30 can then send in step E58 the data D1' representing the coefficients W k (ζ) to the decoding device 40. Step E58 here is identical to step E8 described above.
Le procédé comprend alors une étape E60 (identique à l’étape E12 du procédé de la
Le procédé de la
Un exemple de procédé permettant d’obtenir une telle partition est donné ci-dessous en référence à la
Le dispositif de codage 20 peut alors former à l’étape E62 des ensembles disjoints Emen regroupant dans un ensemble Emdonné les coefficients Wk +1(ζ) associés à des éléments ζ appartenant à une partie Pmdu domaine spatio-fréquentiel D associée à cet ensemble Emdonné.The coding device 20 can then form, in step E62, disjoint sets E m by grouping into a given set E m the coefficients W k +1 (ζ) associated with elements ζ belonging to a part P m of the space domain. frequency D associated with this given set E m .
Autrement dit, un coefficient Wk +1(ζ) appartient à un ensemble Emsi et seulement si l’élément ζ appartient à la partie Pm.In other words, a coefficient W k +1 (ζ) belongs to a set E m if and only if the element ζ belongs to the part P m .
Les coefficients Wk +1(ζ) d’un ensemble Emreprésentent ainsi un hologramme numérique partiel Hk +1 ,mqui correspond à l’objet Om.The coefficients W k +1 (ζ) of a set E m thus represent a partial digital hologram H k +1 ,m which corresponds to the object O m .
Dans l’exemple décrit ici (et comme expliqué plus bas lors de la description de la
On convertit les coordonnées fréquentielles (η,ξ) en coordonnées spatiales (px,py) avec :We convert the frequency coordinates (η,ξ) into spatial coordinates (p x ,p y ) with:
px= 1/tan(arcsin(λ.η)) et py= 1/tan(arcsin(λ.ξ)),p x = 1/tan(arcsin(λ.η)) and p y = 1/tan(arcsin(λ.ξ)),
puis on détermine à quel sous-ensemble Gx,y, mappartient le couple (px, py), par exemple en calculant de quel côté de chaque droite (sx,y, m,i, sx,y, m,i+1) se trouve le point (px, py). (On rappelle que les sous-ensembles Gx,y, m, délimités par les segments [sx,y, m,i, sx,y, m,i+1] sont définis par la mise en œuvre du procédé décrit ci-dessous en référence à la
Le coefficient Wk +1(ζ) associé à l’élément ζ = (x,y,η,ξ) sera alors attribué à l’ensemble Emassocié au sous-ensemble Gx,y, m.The coefficient W k +1 (ζ) associated with the element ζ = (x,y,η,ξ) will then be attributed to the set E m associated with the subset G x,y, m .
Le procédé se poursuit par une étape E63 d’initialisation (ici à la valeur 1) d’un indice m désignant l’objet Om(et donc également l’ensemble Em) en cours de traitement.The process continues with a step E63 of initialization (here at the value 1) of an index m designating the object O m (and therefore also the set E m ) currently being processed.
L’unité de prédiction 24 prédit alors à l’étape E64 un hologramme numérique prédit partiel H’k,mpar transformation d’un hologramme numérique de référence partiel Hk,mdéfini par les coefficients Wk(χm(ζ)) associés aux éléments χm(ζ) pour ζ variant dans la partie Pmassociée à l’objet Om.The prediction unit 24 then predicts in step E64 a partial predicted digital hologram H' k,m by transformation of a partial reference digital hologram H k,m defined by the coefficients W k (χ m (ζ)) associated with the elements χ m (ζ) for ζ varying in the part P m associated with the object O m .
Comme à l’étape E10 du mode de réalisation de la
Ici l’unité de prédiction 24 détermine les coefficients W’k,m(ε) de l’hologramme prédit partiel H’k,mcomme suit :Here the prediction unit 24 determines the coefficients W' k,m (ε) of the partial predicted hologram H' k,m as follows:
W’k,m(ε) = Wk,m( χm(ε) ) +
pour les éléments ε appartenant la partie Pmdu domaine spatio-fréquentiel D, c’est-à-dire de manière à prédire les coefficients Wk +1(ε) appartenant à l’ensemble Em(ces coefficients sont notés Wk +1,m(ε) dans la suite).for the elements ε belonging to the part P m of the spatio-frequency domain D, that is to say so as to predict the coefficients W k +1 (ε) belonging to the set E m (these coefficients are denoted W k +1,m (ε) in the following).
L’unité de détermination de résidu 26 peut alors déterminer un résidu partiel ek+1,mentre l’hologramme numérique partiel Hk+1 ,met l’hologramme numérique prédit partiel H’k,m, ici par différence entre l’hologramme numérique partiel Hk+1 ,met l’hologramme numérique prédit partiel H’k,m., soit pour tout élément ε appartenant la partie Pmdu domaine spatio-fréquentiel D (ici pour tout coefficient Wk +1,m(ε) appartenant à l’ensemble Em) :The residue determination unit 26 can then determine a partial residue e k+1,m between the partial digital hologram H k+1 ,m and the partial predicted digital hologram H' k,m , here by difference between 'partial digital hologram H k+1 ,m and the partial predicted digital hologram H' k,m ., i.e. for any element ε belonging to the part P m of the spatio-frequency domain D (here for any coefficient W k +1, m (ε) belonging to the set E m ):
ek+1,m(ε) = Wk +1,m(ε) - W’k,m(ε).e k+1,m (ε) = W k +1,m (ε) - W' k,m (ε).
L’unité de communication 30 transmet alors à l’étape E68 des données D2’ représentatives de la transformation Tk+1,met du résidu partiel ek +1,m.The communication unit 30 then transmits to step E68 data D2' representative of the transformation T k+1,m and the partial residue e k +1,m .
Pour obtenir ces données D2’, on utilise par exemple un codage identique à celui décrit plus haut pour le codage de la transformation Tket du résidu ek+1. En particulier, selon une possibilité de réalisation, le résidu partiel ek+1,mpeut être codé au moyen de la méthode de codage décrite ci-dessous en référence à la
Le dispositif de codage 20 détermine alors à l’étape E70 si tous les objets Omont été traités, c’est-à-dire ici si l’on a m=M.The coding device 20 then determines in step E70 whether all the objects O m have been processed, that is to say here if am=M.
Dans la négative (flèche N), l’indice m est incrémenté de 1 (étape E72) et le procédé boucle à l’étape E64 décrite ci-dessus.In the negative (arrow N), the index m is incremented by 1 (step E72) and the process loops to step E64 described above.
Dans l’affirmative (flèche P), le procédé se poursuit à l’étape E74 décrite à présent.If so (arrow P), the process continues in step E74 now described.
A l’étape E74, l’indice k est incrémenté de 1.In step E74, the index k is incremented by 1.
Le procédé comprend alors une étape E76 (identique à l’étape E20 décrite plus haut) où le dispositif de codage 20 détermine si une réinitialisation du codage différentiel est nécessaire, c’est-à-dire si le nouvel hologramme numérique Hk+1à coder doit être codé entièrement ou peut encore être codé par codage différentiel.The method then comprises a step E76 (identical to step E20 described above) where the coding device 20 determines whether a reset of the differential coding is necessary, that is to say whether the new digital hologram H k+1 to be coded must be fully coded or can also be coded by differential coding.
On pourra se référer à la description de l’étape E20 en ce qui concerne le critère pour déterminer si une réinitialisation est nécessaire.We can refer to the description of step E20 with regard to the criterion for determining whether a reset is necessary.
Si le dispositif de codage 20 détermine à l’étape E76 qu’une réinitialisation est nécessaire, le procédé se poursuit (flèche P) à l’étape E78 pour une nouvelle incrémentation de l’indice k (d’une unité) puis boucle à l’étape E54 pour le traitement du nouvel hologramme numérique, à présent désigné Hk.If the coding device 20 determines in step E76 that a reset is necessary, the process continues (arrow P) in step E78 for a new increment of the index k (by one unit) then loops at step E54 for processing the new digital hologram, now designated H k .
Si le dispositif de codage 20 détermine à l’étape E76 qu’une réinitialisation n’est pas nécessaire, le procédé se poursuit (flèche N) à l’étape E60 pour codage différentiel du nouvel hologramme numérique Hk+1.If the coding device 20 determines in step E76 that a reset is not necessary, the process continues (arrow N) in step E60 for differential coding of the new digital hologram H k+1 .
On décrit à présent toujours en référence à la
Ce procédé de décodage comprend une étape E80 de décodage des données D1’ telles que reçues par l’unité de communication 50 de manière à obtenir les ensembles disjoints Emet les coefficients Wk(ζ) contenus dans chacun de ces ensembles disjoints Em.This decoding method comprises a step E80 of decoding the data D1' as received by the communication unit 50 so as to obtain the disjoint sets E m and the coefficients W k (ζ) contained in each of these disjoint sets E m .
L’unité de reconstruction 49 peut alors reconstruire l’hologramme numérique Hkà l’étape E82 sur la base de tous les coefficients Wk(ζ) décodés à l’étape E80 (c’est-à-dire des coefficients contenus dans tous les ensembles Em). On remarque que les informations relatives aux ensembles disjoints Emne sont pas utilisées à cette étape, mais seront utilisées dans la suite.The reconstruction unit 49 can then reconstruct the digital hologram H k in step E82 on the basis of all the coefficients W k (ζ) decoded in step E80 (that is to say the coefficients contained in all sets E m ). Note that the information relating to the disjoint sets E m is not used at this step, but will be used later.
Cette étape E82 est similaire à l’étape E32 décrite dans le cadre de la description de la
L’hologramme numérique Hkpeut alors être restitué à l’étape E84 au moyen d’un dispositif de restitution holographique du même type que celui utilisé à l’étape E34 décrite plus haut.The digital hologram H k can then be rendered in step E84 by means of a holographic rendering device of the same type as that used in step E34 described above.
On décrit à présent le décodage d’un hologramme numérique Hk+1codé de manière différentielle par rapport à un hologramme numérique de référence Hk(tel que par exemple l’hologramme numérique décodé à l’étape E80), ici au moyen des données D2’ mentionnées plus haut.We now describe the decoding of a digital hologram H k+1 coded differentially with respect to a reference digital hologram H k (such as for example the digital hologram decoded in step E80), here by means of the D2' data mentioned above.
Le dispositif de codage 20 transmet par exemple des données de signalisation au dispositif de décodage 40 (au sein du flux de données émis par le module de communication 30 et reçu par le module de communication 50) pour indiquer ce codage différentiel du prochain hologramme numérique de la séquence. Ces données de signalisation peuvent par exemple indiquer le nombre M d’objets présents dans la scène tridimensionnelle.The coding device 20 transmits, for example, signaling data to the decoding device 40 (within the data stream transmitted by the communication module 30 and received by the communication module 50) to indicate this differential coding of the next digital hologram of the sequence. This signaling data can for example indicate the number M of objects present in the three-dimensional scene.
Le dispositif de décodage 40 initialise alors un indice m à 1 (étape E86).The decoding device 40 then initializes an index m to 1 (step E86).
Le dispositif de décodage 40 décode alors à l’étape E88 les données D2’ reçues de manière à obtenir la transformation Tk+1,met le résidu partiel ek+1,m.The decoding device 40 then decodes in step E88 the data D2' received so as to obtain the transformation T k+1,m and the partial residue e k+1,m .
L’unité de prédiction 46 peut alors prédire à l’étape E90 l’hologramme numérique prédit partiel H’k,msur la base de la transformation Tk+1,met de l’hologramme numérique de référence partiel Hk,mdéfini par les coefficients Wk(χm(ε)) tels que l’élément ε appartient à la partie Pmdu domaine spatio-fréquentiel D associée à l’objet courant Om. Les traitements effectués lors de cette étape E90 sont identiques à ceux effectués lors de l’étape E64 au cours du codage et ne seront donc détaillés à nouveau ici. Ces traitements permettent d’obtenir les coefficients W’k,m(ε) représentant l’hologramme numérique prédit partiel H’k,m.The prediction unit 46 can then predict in step E90 the partial predicted digital hologram H' k,m on the basis of the transformation T k+1,m and the partial reference digital hologram H k,m defined by the coefficients W k (χ m (ε)) such that the element ε belongs to the part P m of the spatio-frequency domain D associated with the current object O m . The processing carried out during this step E90 is identical to that carried out during step E64 during coding and will therefore not be detailed again here. These treatments make it possible to obtain the coefficients W' k,m (ε) representing the partial predicted digital hologram H' k,m .
L’unité de combinaison 48 obtient alors l’hologramme numérique partiel Hk+1,mpar combinaison du résidu partiel ek+1,m(décodé à l’étape E88) et de l’hologramme numérique prédit partiel H’k,m, ici par sommation (coefficient à coefficient) du résidu partiel ek+1,met de l’hologramme numérique prédit partiel H’k,m:The combination unit 48 then obtains the partial digital hologram H k+1,m by combination of the partial residue e k+1,m (decoded in step E88) and the partial predicted digital hologram H' k, m , here by summation (coefficient to coefficient) of the partial residue e k+1,m and the partial predicted digital hologram H' k,m :
Hk+1,m= H’k,m+ ek+1,m.H k+1,m = H' k,m + e k+1,m .
Autrement dit, pour tout élément ε appartenant à la partie Pmdu domaine spatio-fréquentiel D, l’unité de combinaison 48 détermine le coefficient Wk+1,m(ε) associé à l’élément ε dans la représentation de l’hologramme numérique partiel Hk+1,mcomme suit :In other words, for any element ε belonging to the part P m of the spatio-frequency domain D, the combination unit 48 determines the coefficient W k+1,m (ε) associated with the element ε in the representation of the partial digital hologram H k+1,m as follows:
Wk+1,m(ε) = W’k,m(ε) + ek+1,m(ε) .W k+1,m (ε) = W' k,m (ε) + e k+1,m (ε) .
Le dispositif de décodage 40 détermine alors à l’étape E94 si tous les objets Omont été traités, c’est-à-dire ici si l’on a m=M.The decoding device 40 then determines in step E94 whether all the objects O m have been processed, that is to say here if am=M.
Dans la négative (flèche N), l’indice m est incrémenté de 1 (étape E96) et le procédé boucle à l’étape E88 décrite ci-dessus.In the negative (arrow N), the index m is incremented by 1 (step E96) and the process loops to step E88 described above.
Dans l’affirmative (flèche P), le procédé se poursuit à l’étape E74 par une étape de fusion de tous les coefficients Wk+1,m(ε) obtenus au cours des différents passages à l’étape E92 et qui représentent (ensemble) l’hologramme numérique décodé Hk+ 1.If so (arrow P), the process continues in step E74 with a step of merging all the coefficients W k+1,m (ε) obtained during the different passages in step E92 and which represent (set) the decoded digital hologram H k+ 1 .
L’unité de reconstruction 49 peut alors reconstruire l’hologramme numérique Hk+1à l’étape E100 sur la base des coefficients fusionnés à l’étape E98, de la même manière que cela a été fait pour l’hologramme numérique Hkà l’étape E82.The reconstruction unit 49 can then reconstruct the digital hologram H k+1 in step E100 on the basis of the coefficients merged in step E98, in the same way as was done for the digital hologram H k in step E82.
L’hologramme numérique Hk+1peut alors être restitué au moyen du dispositif de restitution holographique (étape E102), ici en appliquant respectivement les valeurs des pixels de l’hologramme numérique Hk+1aux pixels du modulateur de lumière et en illuminant le modulateur de lumière au moyen de la source de lumière.The digital hologram H k+1 can then be restored by means of the holographic restitution device (step E102), here by respectively applying the values of the pixels of the digital hologram H k+1 to the pixels of the light modulator and by illuminating the light modulator by means of the light source.
On décrit à présent en référence à la
Dans l’exemple décrit ici, on partitionne le domaine spatio-fréquentiel D en parties Pmen partitionnant, pour chaque point de l’hologramme numérique de coordonnées (x,y), un ensemble Mx,ycontenant tous les couples (u,v) de variables fréquentielles utilisés dans la représentation de l’hologramme numérique concerné, c’est-à-dire toutes les directions associées à ces couples (u,v), ou, ce qui est équivalent, en partitionnant une partie d’un plan PPN parallèle au plan de l’hologramme numérique, comme décrit ci-dessous.In the example described here, we partition the spatio-frequency domain D into parts P m by partitioning, for each point of the digital hologram with coordinates (x,y), a set M x,y containing all the pairs (u ,v) frequency variables used in the representation of the digital hologram concerned, that is to say all the directions associated with these pairs (u,v), or, which is equivalent, by partitioning a part of a PPN plane parallel to the plane of the digital hologram, as described below.
Le procédé débute ainsi en initiant une boucle qui parcourt l’ensembles des points X de coordonnées (x,y) de l’hologramme numérique (étape E122).The process thus begins by initiating a loop which goes through all the points X with coordinates (x,y) of the digital hologram (step E122).
Pour chaque point X, le procédé initie à l’étape 124 une boucle qui parcourt l’ensemble des objets Omde l’objet le plus éloigné du plan de l’hologramme à l’objet le plus proche.For each point
Dans certains cas d’application, les objets, leurs positions et leurs formes sont connus. C’est le cas par exemple lorsque l’hologramme numérique concerné a été construit à partir d’une représentation de la scène tridimensionnelle comprenant ces objets.In certain application cases, the objects, their positions and their shapes are known. This is the case, for example, when the digital hologram concerned was constructed from a representation of the three-dimensional scene including these objects.
Dans d’autres cas d’application, les objets sont reconstruits à partir de l’hologramme numérique concerné, en utilisant par exemple les techniques décrites dans l’article "Comparative analysis of autofocus functions in digital in-line phase-shifting holography", E. S. R. Fonseca, P. T. Fiadeiro, M. Pereira et A. Pinheiro, , Appl. Opt., AO, vol. 55, n° 27, p. 7663‑7674, septembre 2016.In other application cases, the objects are reconstructed from the digital hologram concerned, for example using the techniques described in the article " Comparative analysis of autofocus functions in digital in-line phase-shifting holography ", ESR Fonseca, PT Fiadeiro, M. Pereira and A. Pinheiro, , Appl. Opt., AO, vol. 55, no. 27, p. 7663‑7674, September 2016.
Pour chaque objet Om, le procédé initie à l’étape E126 une boucle qui parcourt tous les points P de l’objet Om. On suppose que l’objet est discrétisé un nombre fini de points et on note (Px, Py, Pz) les coordonnées du point P courant.For each object O m , the method initiates in step E126 a loop which goes through all the points P of the object O m . We assume that the object is discretized a finite number of points and we note (P x , P y , P z ) the coordinates of the current point P.
Pour chaque point P de l’objet Om, on détermine à l’étape E128 le point P’ intersection du segment [PX] et du plan PPN parallèle au plan (de référence) de l’hologramme numérique. Ici on prend pour plan PPN le plan d’équation z=1 (étant rappelé que le plan de référence est le plan d’équation z=0).For each point P of the object O m , we determine in step E128 the point P' intersection of the segment [PX] and the plane PPN parallel to the (reference) plane of the digital hologram. Here we take as PPN plane the plane of equation z=1 (remembering that the reference plane is the plane of equation z=0).
Ici, les coordonnées du point P’ sont donc ((Px-x)/Pz,(Py-y)/Pz,1).Here, the coordinates of point P' are therefore ((P x -x)/P z ,(P y -y)/P z ,1).
On détermine ensuite à l’étape E130 un point P’’ de l’hologramme numérique de coordonnées (P’’x,P’’y) tel qu’aucun autre point de l’hologramme numérique ne soit plus proche du point P’ que le point P’’.We then determine in step E130 a point P'' of the digital hologram with coordinates (P'' x , P'' y ) such that no other point of the digital hologram is closer to the point P' than the point P''.
On peut alors remplir à l’étape E132 un élément d’une matrice Gx,yde mêmes dimensions que l’hologramme numérique : on fixe à la valeur m (correspondant à l’objet Omcourant) l’élément de coordonnées (P’’x,P’’y) dans la matrice Gx,y. Si cet élément a déjà été rempli lors d’un précédent passage à l’étape E132, la valeur précédente est écrasée (c’est-à-dire remplacée par la valeur courante de la variable m).We can then fill in step E132 an element of a matrix G x,y of the same dimensions as the digital hologram: we set the value m (corresponding to the current object O m ) to the coordinate element ( P'' x ,P'' y ) in the matrix G x,y . If this element has already been filled in during a previous passage to step E132, the previous value is overwritten (that is to say replaced by the current value of the variable m).
Une fois les boucles sur les objets Om et leurs points P mentionnées ci-dessus terminées, on procède à l’étape E134 à laquelle on définit des ensembles Gx,y, m: Gm= {(x’,y’) : Gx,y(x’,y’) = m}. Autrement dit, un ensemble Gx,y, mdonné est l’ensemble des couples (x’,y’) pour lesquels l’élément de coordonnées (x’,y’) dans la matrice Gx,yvaut m. Les ensembles Gx,y, msont dès lors des ensembles disjoints et correspondent chacun (grâce à la projection perspective de centre (x,y,0) effectuée à l’étape E128) à l’ensemble des directions où est situé l’objet Omconcerné (depuis le point de coordonnées (x,y,0)), c’est-à-dire à l’ensemble des couples de coordonnées fréquentielles (u,v) de l’ensemble Mx,yassociés à ces directions.Once the loops on the objects Om and their points P mentioned above have been completed, we proceed to step E134 in which we define sets G x,y, m : G m = {(x',y'): G x,y (x',y') = m}. In other words, a given set G x,y, m is the set of pairs (x',y') for which the coordinate element (x',y') in the matrix G x,y is worth m. The sets G x,y, m are therefore disjoint sets and each correspond (thanks to the perspective projection of center (x,y,0) carried out in step E128) to the set of directions where the object O m concerned (from the point of coordinates (x,y,0)), that is to say to the set of pairs of frequency coordinates (u,v) of the set M x,y associated with these directions.
La définition des ensembles Gx,y,mrevient ainsi à un partitionnement de l’ensemble Mx,yet ainsi, lorsque cela est réalisé pour tous les couples (x,y), à un partitionnement du domaine spatio-fréquentiel D en parties Pm, avec l’équivalence suivante : (x,y,u,v) appartient à Pmsi et seulement si le couple (1/tan(arcsin(λ.u)) , 1/tan(arcsin(λ.v))) appartient à Gx,y,m.The definition of the sets G x,y,m thus amounts to a partitioning of the set M x,y and thus, when this is carried out for all the pairs (x,y), to a partitioning of the spatio-frequency domain D into parts P m , with the following equivalence: (x,y,u,v) belongs to P m if and only if the couple (1/tan(arcsin(λ.u)), 1/tan(arcsin(λ. v))) belongs to G x,y,m .
Le procédé se poursuit par une étape E136 de détermination, pour chaque ensemble Gx,y, m, d’un ensemble de segments [sx,y, m,i,sx,y, m,i+1] délimitant l’ensemble Gx,y, m. Par exemple, on parcourt l’ensemble des points bordant l’ensemble Gx,y, m(c’est-à-dire voisins avec un point qui n’appartient pas à l’ensemble Gx,y, m) et on utilise chacun de ces points comme l’un des points sx,y, m,idéfinissant une borne d’un segment [sx,y, m,i,sx,y, m,i+1].The method continues with a step E136 of determining, for each set G x,y, m , a set of segments [s x,y, m,i ,s x,y, m,i+1 ] delimiting l 'set G x,y, m . For example, we traverse the set of points bordering the set G x,y, m (i.e. neighbors with a point which does not belong to the set G x,y, m ) and we uses each of these points as one of the points s x,y, m,i defining a boundary of a segment [s x,y, m,i ,s x,y, m,i+1 ].
Après l’étape E136, le procédé boucle éventuellement à l’étape E124 pour traitement d’un nouveau point X de l’hologramme numérique, jusqu’à ce que tous les points de l’hologramme numérique aient été traités.After step E136, the process possibly loops to step E124 for processing a new point X of the digital hologram, until all the points of the digital hologram have been processed.
On décrit à présent en référence à la
Comme indiqué plus haut, l’hologramme numérique Hkest ici représenté par une pluralité de coefficients Wk(ζ) associés respectivement à des éléments ζ qui font partie d’un maillage Λ du domaine spatio-fréquentiel D (voir l’équation [Math 5] ci-dessus pour la définition du maillage Λ). On rappelle que les coefficients Wk(ζ) sont des nombres complexes.As indicated above, the digital hologram H k is here represented by a plurality of coefficients W k (ζ) associated respectively with elements ζ which are part of a mesh Λ of the spatio-frequency domain D (see equation [ Math 5] above for the definition of the mesh Λ). We recall that the coefficients W k (ζ) are complex numbers.
Dans la suite, on note
Pour faciliter l’exposé qui suit, on définit des blocs
Autrement dit, chaque bloc
L’élément défini par la position (
Le procédé de la figure 10 débute par une étape E150 de codage des positions des coefficients non-nuls dans un premier bloc
La définition d’un bloc
En pratique, la position utilisée pour le codage peut être définie au sein d’une séquence ordonnée des coefficients au sein du bloc
Pour ce faire, pour le bloc concerné
On propose ici de coder les positions des coefficients
Ainsi par exemple, les positions des coefficients non-nuls c1, c2, c3, c4dans une séquence (0 c1 0 0 c2 c3 0 0 0 c4 0 0 0) seront codées par les chiffres : 2, 3, 1, 4, où 2 représente la position du premier coefficient non-nul c1, 3 la différence entre la position du second coefficient non-nul c2et la position du premier coefficient non-nul c1, 1 la différence entre la position du troisième coefficient non-nul c3et la position du second coefficient non-nul c2et 4 la différence entre la position du quatrième coefficient non-nul c4et la position du troisième coefficient non-nul c3.So for example, the positions of the non-zero coefficients c 1 , c 2 , c 3 , c 4 in a sequence (0 c1 0 0 c2 c3 0 0 0 c4 0 0 0) will be coded by the numbers: 2, 3, 1, 4, where 2 represents the position of the first non-zero coefficient c 1 , 3 the difference between the position of the second non-zero coefficient c 2 and the position of the first non-zero coefficient c 1 , 1 the difference between the position of the third non-zero coefficient c 3 and the position of the second non-zero coefficient c 2 and 4 the difference between the position of the fourth non-zero coefficient c 4 and the position of the third non-zero coefficient c 3 .
Dans la suite, on note D11 les données indicatives des positions des coefficients non-nuls dans le bloc
Le procédé initie alors une boucle à l’étape E152 de manière à traiter tous les blocs
Les différents blocs
Quel que soit l’ordre de traitement des blocs, on note dans la suite
Pour tous les blocs
Dans l’exemple décrit ici, on propose de coder d’une part (au sein de données D12) les positions des coefficients non-nuls dans le bloc précédent
Autrement dit, les données D12 représentent les positions des coefficients qui "disparaissent" de la représentation lorsque l’on passe du bloc précédent
Ainsi, les données D13 désignent au moins une position associée à un coefficient non-nul dans le bloc courant
Les données D12 désignent quant à elles des positions correspondant (chacune) à un coefficient nul dans le bloc courant
Aucune donnée n’est donc codée dans le flux de données lorsque, pour une position donnée, les coefficients du bloc courant et du bloc précédent sont tous deux nuls, ou sont tous deux non-nuls.No data is therefore encoded in the data flow when, for a given position, the coefficients of the current block and the previous block are both zero, or are both non-zero.
Les positions codées à l’étape E154 sont par exemple les positions absolues des coefficients concernés au sein de la séquence ordonnée (par ordre de balayage de trame) définie plus haut au sein de chaque bloc
Le procédé comprend alors une étape E156 de codage des coefficients (non-nuls) associés aux positions indiquées par les données indicatives D11, D12, D13.The method then comprises a step E156 of coding the (non-zero) coefficients associated with the positions indicated by the indicative data D11, D12, D13.
Ces coefficients sont par exemple codés dans l’ordre des traitements effectués aux étapes E150 et E154, c’est-à-dire en commençant par le bloc
Pour le codage d’un coefficient Wk( (
Le quantificateur utilisé pour la quantification est par exemple un quantificateur scalaire uniforme ou un quantificateur tel que décrit dans l’article "Exact global motion compensation for holographic video compression", de Raees Kizhakkumkara Muhamad et al. in Applied Optics58, G204-G217 (2019).The quantizer used for quantification is for example a uniform scalar quantizer or a quantizer as described in the article “ Exact global motion compensation for holographic video compression ”, by Raees Kizhakkumkara Muhamad et al. in Applied Optics58, G204-G217 (2019).
Dans l’exemple décrit ici, le codage des coefficients de l’étape E156 est réalisé postérieurement au codage des positions des étapes E150 et E154. En variante, le codage des coefficients pourrait être intercalé entre des étapes de codage des positions : par exemple, le codage des coefficients (non-nuls) d’un bloc
L’ensemble des données obtenues par les différentes étapes de codage mentionnées ci-dessus (étape E150, E154, E156) peuvent en outre être codées par un codeur entropique, par exemple un codeur arithmétique adaptatif, afin d’obtenir les données D1 à transmettre au dispositif de décodage 40 (ou en variante à mémoriser pour décodage ultérieur).All of the data obtained by the different coding steps mentioned above (step E150, E154, E156) can also be coded by an entropic coder, for example an adaptive arithmetic coder, in order to obtain the data D1 to be transmitted to the decoding device 40 (or alternatively to be stored for subsequent decoding).
Enfin, des marqueurs peuvent être insérés entre les différents types de données (ici entre les données D11, les données D12, les données D13 et les parties réelles et imaginaires de coefficients quantifiées) pour permettre de retrouver ces données au niveau du décodeur. D’autres solutions peuvent toutefois être utilisées, telles que l’utilisation d’une longueur fixe pour les données représentatives des parties réelles et des parties imaginaires des coefficients, par exemple.Finally, markers can be inserted between the different types of data (here between the D11 data, the D12 data, the D13 data and the real and imaginary parts of quantized coefficients) to make it possible to find this data at the decoder level. However, other solutions can be used, such as using a fixed length for the data representing the real parts and the imaginary parts of the coefficients, for example.
Le flux de données D1 transmis (du dispositif de codage 20 au dispositif de décodage 40 dans le contexte décrit plus haut) pour représenter l’hologramme numérique Hkcomprend donc :The data stream D1 transmitted (from the coding device 20 to the decoding device 40 in the context described above) to represent the digital hologram H k therefore comprises:
- des données D11 indicatives des positions associées respectivement à des coefficients non-nuls au sein du bloc
- puis successivement pour chacun des autres blocs
- pour chaque bloc, des données représentatives des coefficients associés respectivement aux positions indiquées par lesdites données indicatives relatives au bloc concerné.- for each block, data representative of the coefficients associated respectively with the positions indicated by said indicative data relating to the block concerned.
Comme déjà indiqué, pour chaque bloc, la position des coefficients utilisée pour le codage peut être définie au sein d’une séquence ordonnée des coefficients au sein du bloc
On décrit ci-dessous en référence à la
Pour chaque bloc
Les différents blocs sont par exemple transmis (et donc présentés au sein du flux de données) dans un ordre prédéfini par convention entre le dispositif de codage 20 et le dispositif de décodage 40, tel que l’ordre déjà mentionné de balayage de trame au sein des blocs agencés sous forme d’une matrice de blocs. En variante, des données complémentaires pourraient être placées en en-tête des données relatives à un bloc
Dans le cas du bloc
Dans le cas des blocs
Ainsi, les données D13 désignent au moins une position associée à un coefficient non-nul sans désigner au moins une autre position associée à un autre coefficient non-nul lorsque cette autre position a été indiquée par des données indicatives décodées en relation avec un autre bloc, c’est-à-dire pour une autre paire de valeurs respectives du premier paramètre fréquentiel et du second paramètre fréquentiel (cette paire de valeurs étant associé aux coefficients formant l’autre bloc).Thus, the data D13 designates at least one position associated with a non-zero coefficient without designating at least one other position associated with another non-zero coefficient when this other position has been indicated by indicative data decoded in relation to another block , that is to say for another pair of respective values of the first frequency parameter and the second frequency parameter (this pair of values being associated with the coefficients forming the other block).
Lorsque les données indicatives des positions des coefficients non-nuls ont été décodées pour un bloc donné
Le dispositif de décodage 40 retrouve ainsi les coefficients non-nuls
En parcourant l’ensemble des blocs
On remarque que, comme déjà indiqué dans le cadre du procédé de codage de la figure 10, le dispositif de décodage 40 peut recevoir toutes les données indicatives des positions des coefficients non-nuls pour l’ensemble de blocs
Claims (14)
- obtention (E30 ; E80) d’un hologramme numérique de référence (Hk) défini dans un plan de référence (Pref) et représenté par une représentation dans un domaine spatio-fréquentiel D à deux dimensions spatiales et deux dimensions fréquentielles ;
- décodage (E40 ; E88) d’un résidu (ek+1; ek+1,m) à partir des données reçues ;
- prédiction (E42 ; E90) d’un hologramme numérique prédit (H’k) par transformation de l’hologramme numérique de référence ;
- obtention (E44 ; E92) de l’hologramme numérique décodé (Hk+1) par combinaison du résidu et de l’hologramme prédit,
caractérisé en ce que l’étape de prédiction (E42 ; E90) de l’hologramme numérique prédit comprend, pour la détermination de l’hologramme numérique prédit au niveau d’un plan parallèle au plan de référence, l’application d’une fonction χ ayant pour ensemble de départ le domaine spatio-fréquentiel D et pour ensemble d’arrivée le domaine spatio-fréquentiel D, et telle que le sous-ensemble des éléments de l’espace produit D x D de forme (e, χ(e)) est le sous-ensemble défini par les éléments de la forme (x, y,
- d’un premier vecteur, dont les deux premières coordonnées correspondent respectivement aux deux premières variables des quatre variables et dont la troisième coordonnée correspond à la coordonnée dudit plan parallèle selon une direction perpendiculaire au plan de référence, et
- d’un vecteur résultant de l’application de la transformation à un second vecteur, dont les deux premières coordonnées correspondent respectivement aux deux dernières variables des quatre variables.Method for decoding a digital hologram (Hk+1) propagating in a three-dimensional propagation space from received data (D3, D4), comprising the following steps:
- obtaining (E30; E80) a reference digital hologram (Hk) defined in a reference plane (Pref) and represented by a representation in a spatio-frequency domain D with two spatial dimensions and two frequency dimensions;
- decoding (E40; E88) of a residue (ek+1; ek+1,m) from the data received;
- prediction (E42; E90) of a predicted digital hologram (H’k) by transformation of the reference digital hologram;
- obtaining (E44; E92) the decoded digital hologram (Hk+1) by combination of the residue and the predicted hologram,
characterized in that the step of predicting (E42; E90) the predicted digital hologram comprises, for the determination of the predicted digital hologram at the level of a plane parallel to the reference plane, the application of a function χ having as starting set the space-frequency domain D and as arrival set the space-frequency domain D, and such that the subset of the elements of the product space D x D of form (e, χ(e )) is the subset defined by the elements of the form (x, y,
- a first vector, the first two coordinates of which correspond respectively to the first two variables of the four variables and the third coordinate of which corresponds to the coordinate of said parallel plane in a direction perpendicular to the reference plane, and
- a vector resulting from the application of the transformation to a second vector, whose first two coordinates correspond respectively to the last two variables of the four variables.
Wk ( χ(x0, y0, η0, ξ0) ) +
où Wk(ε) est le premier coefficient associé à un élément ε du domaine spatio-fréquentiel D,
Wk (χ(x0,y0,η0, ξ0) ) +
where Wk(ε) is the first coefficient associated with an element ε of the spatio-frequency domain D,
[Wk( χ(x0, y0, η0, ξ0) ) +
où Wk(ε) est le premier coefficient associé à un élément ε du domaine spatio-fréquentiel D,
[W k (χ(x 0 , y 0 , η 0 , ξ 0 )) +
where W k (ε) is the first coefficient associated with an element ε of the spatio-frequency domain D,
- décodage (E160) de données indicatives de positions associées respectivement à des coefficients non-nuls parmi un ensemble des positions associées de manière prédéfinie aux coefficients associés respectivement aux différents multiplets comprenant ladite paire de valeurs du premier paramètre fréquentiel et du second paramètre fréquentiel ;
- décodage (E162) des coefficients associés respectivement aux positions indiquées par lesdites données indicatives.Method according to one of claims 1 to 9, in which the reference digital hologram or the residue is represented by a set of coefficients (W k ; e k+1 ; W k ; e k+1,m ) respectively associated to elements of the spatio-frequency domain D each corresponding to a multiplet formed by a first spatial parameter, a second spatial parameter, a first frequency parameter and a second frequency parameter, and in which the method comprises the following steps, carried out for at least a pair of respective values of the first frequency parameter and the second frequency parameter:
- decoding (E160) of data indicative of positions associated respectively with non-zero coefficients among a set of positions associated in a predefined manner with the coefficients associated respectively with the different bytes comprising said pair of values of the first frequency parameter and the second frequency parameter;
- decoding (E162) of the coefficients associated respectively with the positions indicated by said indicative data.
- prédiction (E10 ; E64) d’un hologramme numérique prédit (H’k) par transformation d’un hologramme numérique de référence (Hk) défini dans un plan de référence (Pref) et représenté par une représentation dans un domaine spatio-fréquentiel D à deux dimensions spatiales et deux dimensions fréquentielles ;
- détermination (E14 ; E66) d’un résidu (ek+1; ek+1,m) entre ledit hologramme numérique (Hk+1) et l’hologramme numérique prédit (H’k),
- codage du résidu déterminé (E16 ; E68) ;
caractérisé en ce que l’étape de prédiction (E10 ; E64) de l’hologramme numérique prédit (H’k) comprend, pour la détermination de l’hologramme numérique prédit (H’k) au niveau d’un plan parallèle au plan de référence (Pref), l’application d’une fonction χ ayant pour ensemble de départ le domaine spatio-fréquentiel D et pour ensemble d’arrivée le domaine spatio-fréquentiel D, et telle que le sous-ensemble des éléments de l’espace produit D x D de forme (e, χ(e)) est le sous-ensemble défini par les éléments de la forme (x, y,
- d’un premier vecteur, dont les deux premières coordonnées correspondent respectivement aux deux premières variables des quatre variables et dont la troisième coordonnée correspond à la coordonnée dudit plan parallèle selon une direction perpendiculaire au plan de référence, et
- d’un vecteur résultant de l’application de la transformation à un second vecteur, dont les deux premières coordonnées correspondent respectivement aux deux dernières variables des quatre variables.Method for coding a digital hologram (Hk+1) propagating in a three-dimensional propagation space, comprising the following steps:
- prediction (E10; E64) of a predicted digital hologram (H’k) by transformation of a reference digital hologram (Hk) defined in a reference plane (Pref) and represented by a representation in a spatio-frequency domain D with two spatial dimensions and two frequency dimensions;
- determination (E14; E66) of a residue (ek+1; ek+1,m) between said digital hologram (Hk+1) and the predicted digital hologram (H’k),
- coding of the determined residue (E16; E68);
characterized in that the prediction step (E10; E64) of the predicted digital hologram (H’k) includes, for the determination of the predicted digital hologram (H’k) at the level of a plane parallel to the reference plane (Pref), the application of a function χ having as starting set the spatio-frequency domain D and as arrival set the spatio-frequency domain D, and such that the subset of the elements of the product space D x D of form (e, χ(e)) is the subset defined by the elements of the form (x, y,
- a first vector, the first two coordinates of which correspond respectively to the first two variables of the four variables and the third coordinate of which corresponds to the coordinate of said parallel plane in a direction perpendicular to the reference plane, and
- a vector resulting from the application of the transformation to a second vector, whose first two coordinates correspond respectively to the last two variables of the four variables.
- une première unité de décodage (42) conçue pour obtenir un hologramme numérique de référence (Hk) défini dans un plan de référence (Pref) et représenté par une représentation dans un domaine spatio-fréquentiel D à deux dimensions spatiales et deux dimensions fréquentielles ;
- une seconde unité de décodage (44) conçue pour décoder un résidu (ek+1) à partir des données reçues (D2, D3) ;
- une unité de prédiction (46) conçue pour prédire un hologramme numérique prédit (H’k) par transformation de l’hologramme numérique de référence (Hk) ;
- une unité de combinaison (48) conçue pour obtenir l’hologramme numérique décodé (Hk+1) par combinaison du résidu (ek+1) et de l’hologramme prédit (H’k),
caractérisé en ce que l’unité de prédiction (46) est conçue pour appliquer, pour la détermination de l’hologramme numérique prédit (H’k) au niveau d’un plan parallèle au plan de référence, une fonction χ ayant pour ensemble de départ le domaine spatio-fréquentiel D et pour ensemble d’arrivée le domaine spatio-fréquentiel D, et telle que le sous-ensemble des éléments de l’espace produit D x D de forme (e, χ(e)) est le sous-ensemble défini par les éléments de la forme (x, y,
- d’un premier vecteur, dont les deux premières coordonnées correspondent respectivement aux deux premières variables des quatre variables et dont la troisième coordonnée correspond à la coordonnée dudit plan parallèle selon une direction perpendiculaire au plan de référence, et
- d’un vecteur résultant de l’application de la transformation à un second vecteur, dont les deux premières coordonnées correspondent respectivement aux deux dernières variables des quatre variables.Device for decoding (40) a digital hologram (Hk+1) propagating in a three-dimensional propagation space from received data (D2, D3), comprising:
- a first decoding unit (42) designed to obtain a reference digital hologram (Hk) defined in a reference plane (Pref) and represented by a representation in a spatio-frequency domain D with two spatial dimensions and two frequency dimensions;
- a second decoding unit (44) designed to decode a residue (ek+1) from the data received (D2, D3);
- a prediction unit (46) designed to predict a predicted digital hologram (H’k) by transformation of the reference digital hologram (Hk) ;
- a combination unit (48) designed to obtain the decoded digital hologram (Hk+1) by combination of the residue (ek+1) and the predicted hologram (H’k),
characterized in that the prediction unit (46) is designed to apply, for the determination of the predicted digital hologram (H’k) at the level of a plane parallel to the reference plane, a function χ having as starting set the spatio-frequency domain D and as arrival set the spatio-frequency domain D, and such that the subset of the elements of the product space D x D of form (e, χ(e)) is the subset defined by the elements of the form (x, y,
- a first vector, the first two coordinates of which correspond respectively to the first two variables of the four variables and the third coordinate of which corresponds to the coordinate of said parallel plane in a direction perpendicular to the reference plane, and
- a vector resulting from the application of the transformation to a second vector, whose first two coordinates correspond respectively to the last two variables of the four variables.
- une unité de prédiction (24) conçue pour prédire un hologramme numérique prédit (H’k) par transformation d’un hologramme numérique de référence (Hk) défini dans un plan de référence (Pref) et représenté par une représentation dans un domaine spatio-fréquentiel D à deux dimensions spatiales et deux dimensions fréquentielles ;
- une unité de détermination (26) d’un résidu (ek+1) entre ledit hologramme numérique (Hk+1) et l’hologramme numérique prédit (H’k),
- une unité de codage (28) conçue pour coder le résidu déterminé (ek+1) ;
caractérisé en ce que l’unité de prédiction (24) est conçue pour appliquer, pour la détermination de l’hologramme numérique prédit (H’k) au niveau d’un plan parallèle au plan de référence (Pref), une fonction χ ayant pour ensemble de départ le domaine spatio-fréquentiel D et pour ensemble d’arrivée le domaine spatio-fréquentiel D, et telle que le sous-ensemble des éléments de l’espace produit D x D de forme (e, χ(e)) est le sous-ensemble défini par les éléments de la forme (x, y,
- d’un premier vecteur, dont les deux premières coordonnées correspondent respectivement aux deux premières variables des quatre variables et dont la troisième coordonnée correspond à la coordonnée dudit plan parallèle selon une direction perpendiculaire au plan de référence, et
- d’un vecteur résultant de l’application de la transformation à un second vecteur, dont les deux premières coordonnées correspondent respectivement aux deux dernières variables des quatre variables.Device for coding (20) a digital hologram (Hk+1) propagating in a three-dimensional propagation space, comprising the following steps:
- a prediction unit (24) designed to predict a predicted digital hologram (H’k) by transformation of a reference digital hologram (Hk) defined in a reference plane (Pref) and represented by a representation in a spatio-frequency domain D with two spatial dimensions and two frequency dimensions;
- a unit for determining (26) a residue (ek+1) between said digital hologram (Hk+1) and the predicted digital hologram (H’k),
- a coding unit (28) designed to code the determined residue (ek+1) ;
characterized in that the prediction unit (24) is designed to apply, for the determination of the predicted digital hologram (H’k) at the level of a plane parallel to the reference plane (Pref), a function χ having as starting set the spatio-frequency domain D and as arrival set the spatio-frequency domain D, and such that the subset of the elements of the space produces D x D of form (e , χ(e)) is the subset defined by the elements of the form (x, y,
- a first vector, the first two coordinates of which correspond respectively to the first two variables of the four variables and the third coordinate of which corresponds to the coordinate of said parallel plane in a direction perpendicular to the reference plane, and
- a vector resulting from the application of the transformation to a second vector, whose first two coordinates correspond respectively to the last two variables of the four variables.
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