Quelques standards de compression dimages xes

Quelques standards de compression dimages xes

Dans ce chapitre, nous allons presenter les principaux concepts de plusieurs standards de compression dimages. Nous nous interesserons tout dabord a des codeurs specialement dedies au codage dimages xes :

JPEG, JPEG 2000 et le codeur CCSDS 122, standard developpe pour le codage dimages spatiales. Puis nous nous interesserons au cas de codeurs videos en mode Intra, mode utilise pour coder les images de type I au sein de videos, des images codees sans aucune prediction temporelle par rapport a dautres images de la sequence.

En mode Intra, un codeur video compresse ainsi chaque image independamment des autres. Applique a une image, cela revient a un codeur dimage xe. Nous decrirons alors les blocs importants des codeurs H.264/AVC et HEVC(en mode Intra). Ces codeurs seront utilises comme references de comparaison dans la suite de cette these pour les tests de compression. 

Codeurs dimages xes

Les codeurs dimages xes servent exclusivement a encoder des images. Nous allons dabord decrire deux exemples parmi les plus utilises : JPEG et JPEG 2000, le premier etant base sur une transformee DCT et le second sur une transformee en ondelettes. Puis nous nous attarderons sur le codeur CCSDS 122, un standard speci que a limagerie spatiale, proche de JPEG 2000 dans son fonctionnement.

JPEG

JPEG [Wal92] est un standard de compression dimages xes, en niveaux de gris et couleurs, developpe par le Joint Photographic Experts Group (JPEG) et datant de 1992 (date dadoption du standard international).

La transformation DCT, la quanti cation et le codage entropique sont les trois etapes cles de lencodage JPEG (Fig. 2.1). Nous nous concentrerons dans ce paragraphe sur la compression dune image en niveaux de gris, cest-a-dire a une seule composante.  Anoter egalement que nous nous limiterons a decrire le codec sequentiel dit Baseline de JPEG, la methode JPEG la plus couramment implementee. La premiere etape de la methode JPEG est de decouper limage source en blocs de taille 8 8.

La transformation DCT

Bitstream Alencodeur, les valeurs du bloc 8×8 sont dabord decalees a n detre centrees en 0. Puis le bloc est transforme en appliquant une transformee DCT [ANR74], correspondant a une DCT 2D de type II. La DCT calcule a lencodeur un coe cient DCT F(uv) a partir dune valeur f(xy) de la facon suivante : F(uv) = 1 4C(u)C(v)[ 7 x=0 avec 7 y=0 f(xy)cos (2x + 1)u 16 C(u)C(v) = 1 2 pour uv = 0 C(u)C(v) = 1 autrement cos (2y +1)v 16 ] (2.1) (2.2)

La transformee DCT permet de transformer les donnees originales dans un domaine frequentiel dans lequel elles peuvent etre plus facilement encodees. Les coe cients sont ainsi places dans le bloc selon leur frequence en x et en y suite a la transformee. Par convention, le coe cient dit DC, correspondant a des frequences nulles en x et en y, se situe en haut a gauche du bloc (Fig. 2.2).

Plus on sen eloigne, plus les coe cients dits AC correspondent a des coe cients de hautes frequences. Etant donne que la valeur des pixels a tendance a varier doucement au sein dune image, la plupart du signal est concentre dans les basses frequences, ce qui est interessant pour la compression. Pour un bloc 8×8 typique, la plupart des frequences spatiales ont une amplitude nulle ou proche de 0 et nont donc pas besoin detre encodees