Paquets d'ondelettes et estimation de mouvement pour la compression de séquences d'images

Wavelet packets and motion estimation for image sequence compression

• Auteur / Autrice : Bruno Rouchouze
• Direction : Michel Barlaud
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences de l'ingénieur
• Date : Soutenance en 1995
• Etablissement(s) : Nice
• Partenaire(s) de recherche : Autre partenaire : Université de Nice-Sophia Antipolis. Faculté des sciences
• Jury : Président / Présidente : Benoît Macq
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Laure Blanc-Féraud
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Benoît Macq, Claude Labit

Mots clés

Mots clés contrôlés

Codage

Processus de Markov

Méthodes de relaxation (mathématiques)

Ondelettes

Données -- Compression (informatique)

Traitement d'images

Compression d'images

Résumé

L'étude présentée dans ce mémoire s'inscrit dans le cadre de la compression de séquences d'images numériques. Trois outils théoriques ont été étudiés : la transformée en paquets d'ondelettes, l'estimation de mouvement et le codage de séquences entrelacées. La transformée en paquets d'ondelettes décrite est adaptée à la décomposition des signaux non-stationnaires tels que les séquences d'images. Deux notions d'adaptivité spatiale sont alors proposées ainsi qu'un algorithme simplificateur dont le principe est d'utiliser le même arbre de décomposition pour plusieurs images consécutives de la séquence. L'estimation de mouvement proposée est basée sur une modélisation markovienne. Elle permet de régulariser le champ de vecteurs de déplacement par un terme de douceur qui tient compte des discontinuités via un processus de ligne à valeurs continues. Le champ est calculé en minimisant un critère convexe par un algorithme de relaxation déterministe. Deux approches sont proposées : l'une est basée sur les techniques pel-récursives et l'autre sur les méthodes d'appariement de bloc. Une détermination bidirectionnelle du mouvement est proposée avec la première approche et une notion de robustesse sur les données est introduite avec la seconde. La transformée en paquets d'ondelettes adaptifs et les deux estimateurs de mouvement sont intégrés à un codeur/décodeur. Compte tenu des deux types de séquences d'images existants, ce sont en fait deux codeurs/décodeurs qui sont proposés. Une étude sur le codage particulier des séquences entrelacées est proposée. Le principe est d'éliminer la redondance temporelle dans les séquences. L'application directement envisagée est la compression de séquences d'images civiles et militaires. Cependant, l'approche est facilement extensible à d'autres types de séquences

The study presented in this thesis is concerned with the compression of numerical image sequences. Two theoretical tools were studied and are presented: the wavelet packet transform and the motion estimation. The wavelet packet transform is adapted to the decomposition of non-stationary signals such as image sequences. Two notions are proposed for the spatial adaptivity and a described algorithm permits to simplify the computation. It is based on the use of the same tree of decomposition for several consecutive images of the sequence. The motion estimation is based on Markov random fields modelisation. This permits a regularization of the vector fields of displacement by a smoothness criterion which takes into account the discontinuities via a line process of continuous values. The motion field is computed in minimizing a convex criteria by a deterministic relaxation algorithm. Two approaches are proposed: the first one sis based on the pel-recursive method and the second one on the block matching technic. A bidirectional motion estimation is proposed with the first approach and a robust notion with the second. The wavelet packet decomposition and the motion estimation are introduced in a codec. A particular algorithm is proposed for the particular interlaced sequence coding. Its principe is to eliminate the temporal redundancy. The application under direct consideration is that of military and civil sequence compression. However, this approach can easily be extended to other types of sequences