EP4073594A1 - Procédé de codage d'un hologramme numérique, procédé de codage d'un groupe d'hologrammes numériques et dispositif de codage associé - Google Patents

Procédé de codage d'un hologramme numérique, procédé de codage d'un groupe d'hologrammes numériques et dispositif de codage associé

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Publication number
EP4073594A1
EP4073594A1 EP20816229.7A EP20816229A EP4073594A1 EP 4073594 A1 EP4073594 A1 EP 4073594A1 EP 20816229 A EP20816229 A EP 20816229A EP 4073594 A1 EP4073594 A1 EP 4073594A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
coefficients
dimensional
coding
matrix
encoding
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP20816229.7A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Antonin GILLES
Patrick Gioia
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fondation B Com
Original Assignee
Fondation B Com
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fondation B Com filed Critical Fondation B Com
Publication of EP4073594A1 publication Critical patent/EP4073594A1/fr
Pending legal-status Critical Current

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    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03H—HOLOGRAPHIC PROCESSES OR APPARATUS
    • G03H1/00—Holographic processes or apparatus using light, infrared or ultraviolet waves for obtaining holograms or for obtaining an image from them; Details peculiar thereto
    • G03H1/04—Processes or apparatus for producing holograms
    • G03H1/08—Synthesising holograms, i.e. holograms synthesized from objects or objects from holograms
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T9/00—Image coding
    • G06T9/001—Model-based coding, e.g. wire frame
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T9/00—Image coding
    • G06T9/007—Transform coding, e.g. discrete cosine transform
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    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
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    • H04N19/60—Methods or arrangements for coding, decoding, compressing or decompressing digital video signals using transform coding
    • H04N19/625—Methods or arrangements for coding, decoding, compressing or decompressing digital video signals using transform coding using discrete cosine transform [DCT]

Definitions

  • the present invention relates to the technical field of digital holography.
  • It relates in particular to a method of encoding a digital hologram, a method of encoding a group of digital holograms and an associated encoding device.
  • the present invention proposes a method of encoding a digital hologram represented by values respectively associated with pixels of a definition plane of the digital hologram, comprising the following steps:
  • each matrix block containing elements determined as a function of the values of the pixels of the region associated with the matrix block concerned;
  • each of the matrix blocks of a space-frequency transformation so as to obtain, for each matrix block, a set of coefficients corresponding respectively to different two-dimensional spatial frequencies within the matrix block concerned; construction of a plurality of two-dimensional structures each comprising coefficients derived from a plurality of sets of coefficients and associated with two-dimensional spatial frequencies meeting a criterion depending on the concerned two-dimensional structure;
  • the two-dimensional structures are constructed by grouping together, in each two-dimensional structure, the coefficients resulting from said sets of coefficients and corresponding to a two-dimensional spatial frequency associated with the concerned two-dimensional structure;
  • the two-dimensional structures are constructed by grouping together, in each two-dimensional structure, the coefficients resulting from said sets of coefficients and corresponding to a two-dimensional range of two-dimensional spatial frequencies associated with the concerned two-dimensional structure;
  • the regions are obtained by segmenting said plane, the different elements of a matrix block being respectively the values of the pixels of the region associated with this matrix block;
  • the constructed two-dimensional structures are encoded at least in part by means of an image coding algorithm
  • this image coding algorithm takes as input image a particular two-dimensional structure, or a matrix formed from the amplitude or phase of the coefficients of a particular two-dimensional structure (and this, successively for different structures two-dimensional);
  • the steps of coding the two-dimensional structures uses a first process of coding the amplitude of said coefficients by means of an image coding algorithm, and a second process of coding of the phase of said coefficients.
  • the invention also proposes a method of encoding a group of digital holograms, in which each digital hologram of said group is encoded by means of an encoding method as proposed above, and in which the various steps of encoding of two-dimensional structures implemented during the various coding methods are produced according to a predefined sequence within the various digital holograms of said group.
  • the invention finally proposes a device for encoding a digital hologram represented by values respectively associated with pixels of a definition plane of the digital hologram, this encoding device comprising:
  • - a module for applying a space-frequency transformation to each of the matrix blocks so as to obtain, for each matrix block, a set of coefficients corresponding respectively to different two-dimensional spatial frequencies within the matrix block concerned;
  • - a module for constructing a plurality of two-dimensional structures each comprising coefficients derived from a plurality of sets of coefficients and associated with two-dimensional spatial frequencies respecting a criterion depending on the two-dimensional structure concerned;
  • FIG. 1 shows schematically the main elements of an example of a coding device according to the invention
  • FIG. 2 illustrates a possible example for the formation of matrix blocks within a digital hologram
  • FIG. 4 is a flowchart showing the steps of an example of a coding method according to the invention.
  • FIG. 5 shows the main elements of an example of an electronic device that can form a coding device according to the invention.
  • Figure 1 shows the main elements of an example of a coding device according to the invention.
  • This coding device comprises different modules 10, 12, 14, 16, 18 described below.
  • This coding device is for example implemented by means of a processor architecture, as for example described below with reference to FIG. 5.
  • the different modules 10, 12, 14, 16, 18 can each be produced by the cooperation of the processor and computer program instructions stored for example in a memory of the encoding device (such as the memory 6 of the electronic device 2 shown in FIG. 5) and designed to implement the functionalities of the module concerned when they are executed by this processor.
  • the following describes the coding (by means of the coding device) of a holographic video formed from a sequence of T digital holograms H t (also called “frames of the holographic video”).
  • the digital holograms H t are defined at the level of a plane, each by means of values H t (x, y) respectively associated with pixels, of position (x, y), distributed over two dimensions within an area (generally rectangular) of this definition plane of the digital hologram H t .
  • the value H t (x, y) associated with a pixel (x, y) typically represents the light wave received, at this pixel (x, y), coming from a three-dimensional scene located on one side, or possibly on both sides, of the definition plane of the digital hologram H t .
  • the values H t (x, y) are complex values and are therefore represented (in an equivalent manner) either by a real part and an imaginary part, or by an amplitude (sometimes called a norm or modulus) and a phase.
  • the values H t (x, y) could be real values.
  • the values H t (x, y) representing the digital holograms H t of the sequence are for example stored in a memory of the encoding device (such as the memory 6 of the electronic device 2 given below as a example with reference to Figure 5).
  • the coding device comprises a module 10 for forming matrix blocks B j from the values H t (x, y) representing a given digital hologram H t .
  • This module 10 is designed to form matrix blocks B j respectively associated with regions Rj j formed of contiguous pixels so that each matrix block B j contains elements B j (a, b) determined as a function of the values H t (x , y) of the pixels (x, y) of the region R associated with the concerned block B j.
  • each matrix block B j comprises M H elements per row and Mv elements per column determined as a function of values H t (x, y) of pixels (the lines of the matrix blocks B j corresponding here to the direction of abscissa x identifying the pixels of the definition plane of the digital hologram H t and the columns of the matrix blocks B j corresponding here to the direction of ordinate identifying these pixels y).
  • the MH number can be between 50 and 500 (MH is for example 64 or 128); likewise, the number Mv can be between 50 and 500 (Mv is for example 64 or 128).
  • the module 10 is here designed to form a matrix of KH.KV matrix blocks formed of KH matrix blocks per row and of Kv matrix blocks per column (in other words formed of Kv rows and KH columns ).
  • a matrix block B j is located in row j + 1 and in column i + 1.
  • the coding technique described here is particularly interesting for the processing of digital holograms defined by a large number of pixels (typically greater than 10,000 x 10,000).
  • each of the numbers K H (number of matrix blocks Bj j per row) and Kv (number of matrix blocks Bj j per column) is for example greater than 500 (or even greater than 1000).
  • the module 10 determines for example each element Bj j (a, b) of a matrix block Bj j as follows:
  • Bij (ab) H t (a + iD H , b + j.Dv) .w (ab) where DH and Dv are two strictly positive integers less than or equal respectively to MH and Mv and where w is a matrix of real numbers of dimensions MH x Mv.
  • the module 10 then forms the matrix blocks Bj j by segmentation of the area where the pixels are defined, so that the different elements Bi j (a, b) of a matrix block Bj j are respectively the values H t (x, y) of the pixels (x, y) of the region R, j associated with this matrix block Bj j :
  • the module 10 can form, in addition to the elements B, j (a, b) determined on the basis of the values H t (x, y) of the pixels (x, y), elements Bi j ( a ', b') of zero value, in order to increase the number of elements in each matrix block Bj j and therefore the number of coefficients in each of the sets C, j described below.
  • MH ⁇ M'H Mv ⁇ M'v and Bij (a ', b') 0 for a 'varying from MH + 1 to M'H and for b' varying from Mv + 1 to M'v.
  • each matrix block Bj j comprises M'v rows and M'H columns (with for example M'v between 50 and 1000 and / or M'H between 50 and 1000).
  • the encoding device also includes a module 12 for applying a space-frequency transformation.
  • This module 12 is designed to apply this space-frequency transformation to each of the matrix blocks Bj j so as to obtain, for each matrix block Bj j , a set Cj j of coefficients Ci, j (k, l) corresponding respectively to different frequencies two-dimensional spatial (k, I) within the matrix block Bj j concerned.
  • two-dimensional spatial frequency is understood to mean a pair of spatial frequencies respectively associated with two directions in space (here the two directions, respectively along the abscissa x and along the ordinate y, of the definition plane of the digital hologram H t ).
  • the space-frequency transformation used is for example a two-dimensional Fourier transformation.
  • the module 12 determines the coefficients Ci j (k, I) of a set Ci j as follows: where y is a predefined constant.
  • each set Cij of coefficients includes M'v rows and M'H columns.
  • the coding device furthermore comprises a module 14 for constructing a plurality of two-dimensional structures S p, q .
  • each two-dimensional structure S p, q constructed comprises coefficients Ci j (k, l) derived from a plurality of sets C, j of coefficients and associated with two-dimensional spatial frequencies k, I respecting a criterion which depends on the two-dimensional structure S k, i concerned.
  • the construction module 14 groups together in this two-dimensional structure given S p, q the coefficients Cj j (k, I) resulting from all the sets Cj j of coefficients and associated with a particular two-dimensional spatial frequency, of value (p, q).
  • S p, q constructed is therefore equal to the number of coefficients Cj j (k, I) per set of coefficients Cj j (this number of coefficients Ci (k, I) per set of coefficients Cj j being here equal to M'V. M'H).
  • each two-dimensional structure S p, q comprises a number of coefficients equal to the number of blocks Bjj (in the aforementioned matrix of blocks Bjj and which emerges clearly from FIG. 2), i.e. here a number equal to KH.KV.
  • each two-dimensional structure S p, q comprises a number of rows equal to the number (Kv) of rows in the matrix of blocks Bjj and a number of columns equal to the number (KH) of columns in the matrix of blocks Bjj.
  • the coding device also comprises a module 16 for coding the two-dimensional structures S p, q.
  • This coding module 16 is designed to order the two-dimensional structures S p, q according to a predefined order and to code the coefficients S p, q (n, m) of the ordered two-dimensional structures in order to obtain at least one sequence of data DA, D.
  • the coding module 16 orders, for example, the two-dimensional structures S p, q according to one of the methods envisaged in the article "3D scanning-based compression technique for digital hologram video" already mentioned for the ordering of the segments obtained by transform into discrete cosine.
  • the coding module 16 separately codes the amplitude of the coefficients S p, q (n , m) and the phase of the coefficients S P, q (n, m).
  • the coding module 16 codes for example the amplitude of the coefficients S p, q (n, m) in a sequence of data DA by means of an image coding process such as those described in the MPEG-4 AVC standard. , or in the MPEG-4 HEVC or MV-HEVC standard.
  • the coding module 16 can code the phase of the coefficients S p, q (n, m) into a data sequence D by means of another coding process, for example such as that described in the article "Phase-difference -based compression of phase-only holograms for holographie three-dimensional displa ⁇ ', by H. Gu and G. Jin, in Opt. Express, vol. 26, n ° 26, pp. 33592-33603, December 2018.
  • the encoding device finally comprises a module 18 for generating a data stream to be transmitted (or binary stream) DT on the basis of the encoded data produced by the encoding module 16.
  • the data stream to be transmitted. transmit DT (here for each group of digital holograms, as explained below) is generated by sequential combination of DA data sequence and D data sequence .
  • the data sequences DA and Do are sent one after the other to form the stream DT, and this successively for each group of N digital holograms H t .
  • This coding method is applied to a sequence of T digital holograms H t organized in groups of N digital holograms. Each group of digital holograms thus comprises N digital holograms H t which follow one another in the sequence of T digital holograms.
  • the digital holograms H t are for example stored in a memory of the coding device of FIG. 1, as already indicated.
  • the stages of processing described below can also use this memory for storing the data obtained after each processing step (as well as intermediate results).
  • the sequence of T digital holograms H t forms a holographic video.
  • the method of FIG. 4 begins with a step E2 at which a variable t and a variable g are initialized to the value 1.
  • the variable t designates the current digital hologram H t (i.e. the digital hologram to which the processing carried out during the steps described are applied) and the variable g designates the current group of holograms.
  • step E4 the encoding device (precisely here the module 10) forms matrix blocks Bj j respectively associated with regions Rj j formed of contiguous pixels of the current hologram H t , each matrix block Bj j thus formed containing elements Bi j (a, b) determined as a function of the values of the pixels of the region Rj j associated with the relevant block Bj j .
  • each region Rj here comprises MH pixels in the horizontal direction (direction of the abscissa x identifying the pixels) and Mv pixels in the vertical direction (direction of the ordinates Y identifying the pixels).
  • these elements Bi j (a, b) determined as a function of pixel values are for example obtained (here by the module 10) as follows:
  • Bjj (ab) H t (a + iD H , b + j.Dv) .w (ab).
  • the matrix blocks Bj j are obtained by segmentation of the current hologram H t :
  • the module 10 can optionally add elements Bi j (a ', b') of zero value within the matrix blocks Bj j , in particular in order to increase the number of coefficients Ci j (k, l) in each set Ci j .
  • step E4 thus makes it possible to form KH.
  • values as follows are used in practice: KH greater than 500 (or even greater than at 1000) and / or Kv greater than 500 (or even greater than 1000) and / or M'v between 50 and 1000, and / or M'H between 50 and 1000.
  • the method of FIG. 4 then comprises a step E6 of applying, to each of the matrix blocks Bj j (taken separately), a space-frequency transformation so as to obtain, for each matrix block Bj j , a set Cj j of coefficients Cj j (k, I) which each correspond respectively to different two-dimensional spatial frequencies (k, l) within the matrix block Bj j concerned.
  • This step is implemented here by module 12 described above.
  • step E6 here comprises the application of this space-frequency transformation (for example a 2-dimensional Fourier transformation) to all the elements of the matrix block Bj j concerned.
  • this space-frequency transformation for example a 2-dimensional Fourier transformation
  • Step E6 therefore makes it possible here to produce KH.KV sets C Î J each comprising M'v. M'H coefficients Cij (k, I) corresponding respectively to M'v. M'H two-dimensional spatial frequencies (obtained by traversing M'H horizontal frequencies k and M'v vertical frequencies I).
  • the method of FIG. 4 then comprises a step E8 of constructing a plurality of two-dimensional structures S p, q each comprising coefficients Cj j (k, I) resulting from a plurality of sets of coefficients C Î J and associated with two-dimensional spatial frequencies (k, I) meeting a criterion depending on the two-dimensional structure S p, q concerned.
  • This step E8 is implemented here by the construction module 14.
  • the two-dimensional structures S p, q are constructed in step E8 by grouping, in each two-dimensional structure S pq , the coefficients Ci j (k, I) resulting from the sets of coefficients C Î J and corresponding to a particular two-dimensional spatial frequency (k, I) associated with the two-dimensional structure S p, q concerned.
  • a given two-dimensional structure S p, q therefore groups together in this case coefficients Ci j (k, I) representing the same two-dimensional spatial frequency (k, I).
  • step E8 therefore makes it possible to construct M'H.
  • each two-dimensional structure S pq the matrix structure of the blocks Bj j of which are from the sets Cj j providing the coefficients Cj j (k, I) of the two-dimensional structure S p, q concerned, i.e. to define the coefficients S p, q (n, m) of each block S p , q by:
  • Each two-dimensional structure S p, q thus formed has (with regard to the amplitude of the coefficients) characteristics close to two-dimensional images which would have been obtained by parallel projection of the three-dimensional scene.
  • the two-dimensional structures S p, q thus have a small depth of field and strong spatial redundancies between adjacent coefficients within the two-dimensional structure, which allows their efficient coding in step E14 described below.
  • the two-dimensional structures S p, q are constructed in step E8 by grouping, in each two-dimensional structure S pq , the coefficients Cj j (k, I) resulting from the different sets Ci j of coefficients Cj j (k, I) and corresponding to a two-dimensional range of two-dimensional spatial frequencies (k, I) associated with the two-dimensional structure S p, q concerned.
  • different two-dimensional ranges of two-dimensional spatial frequencies are defined (each two-dimensional range covering for example a certain number, denoted in the series ab, of different values of two-dimensional spatial frequencies represented within each set Cj j of coefficients, a and b where are two integers such that a divides M'H and b divides M'v).
  • a given two-dimensional structure S p, q then groups together the coefficients Cj j (k, I) resulting from all the sets Cj j and representing a two-dimensional spatial frequency (k, I) included in a particular two-dimensional range among these two-dimensional ranges.
  • the coefficients S p, q (n, m) of a two-dimensional structure S p, q can in this case be given for example by:
  • step E8 therefore makes it possible to construct M ' H .M'n / ⁇ a.b) two-dimensional structures S p, q each comprising abK H .Kn coefficients.
  • the advantage of this embodiment is that it allows to produce a number less important of two-dimensional structures S pq , the amplitude of the coefficients of which always has characteristics close to two-dimensional images which would have been obtained by parallel projection of the three-dimensional scene.
  • the number of two-dimensional structures S p, q can be further reduced, at the cost of less spatial redundancy between adjacent coefficients within the same two-dimensional structure.
  • step E10 the encoding device (here its processor) determines whether t ⁇ T and t ⁇ g.N.
  • step E10 In the event of a positive determination at step E10 (that is to say that the last digital hologram H t processed is neither the last of the sequence nor the last of a group), the method continues at l step E11 by incrementing the variable t designating the current digital hologram H t , then in step E4 described above for processing the new current digital hologram H t .
  • the encoding device (here precisely the coding module 16) orders, according to a predefined order (or predefined sequence), the different two-dimensional structures S p, q obtained (during the successive passages to step E8) for the different digital holograms of the current group (step E12) .
  • the predefined order chosen is for example one of the orders proposed in the article "3D scanning-based compression technique for digital hologram video" already mentioned for the ordering of segments obtained by discrete cosine transform.
  • an ordered series of two-dimensional structures S p, q is obtained (the two-dimensional structures S p, q of this ordered series originating from the processing of different digital holograms H t of the current group; thus, the ordered sequence of two-dimensional structures S p, q comprises at least a first two-dimensional structure obtained by processing a first digital hologram of the group and a second two-dimensional structure obtained by processing a second digital hologram of the group).
  • the method of FIG. 4 then continues with the coding of the two-dimensional structures S p, q thus ordered, here by means on the one hand of the coding of the amplitude of the coefficients present in the two-dimensional structures S p, q (step E14) and on the other hand of the coding of the phase of these coefficients (step E16).
  • Each two-dimensional structure S p, q has a matrix form identical to that of an image and each two-dimensional structure S p, q can therefore be coded (in amplitude and / or in phase) by means of an image processing algorithm taking, as input image of the algorithm, the concerned two-dimensional structure.
  • This image processing algorithm can thus be applied successively to the various ordered two-dimensional structures (obtained in step E12), by successively taking, as input image of the algorithm, a particular two-dimensional structure (or by practice a matrix formed of the respective amplitudes of the coefficients of this two-dimensional structure and / or a matrix formed of the respective phases of the coefficients of this two-dimensional structure).
  • the coding module 16 successively applies an image coding algorithm to different matrices each formed by the amplitude values of the coefficients S p, q (n, m) of a two-dimensional structure S p, q particular (these matrices being taken in the order conferred on the two-dimensional structures S p, q in step E12).
  • the image coding algorithm is for example an image coding process such as those described in the MPEG-4 AVC standard, or in the MPEG-4 HEVC or MV-HEVC standard. Step E14 thus makes it possible to obtain a data sequence D A participating in the coding of the current group of holograms.
  • the coding module 16 successively applies a coding algorithm to different matrices each formed by the phase values of the coefficients S p, q (n, m) of a two-dimensional structure S p, q particular (these matrices being taken in the order given to the two-dimensional structures S p, q in step E12).
  • the coding algorithm used is for example that described in the article "Phase-difference-based compression of phase-only holograms for holographie three-dimensional displa ⁇ ', by H. Gu and G. Jin, in Opt. Express, vol. 26, n ° 26, pp. 33592-33603, December 2018; the coding algorithm used is therefore here different from the image coding algorithm used in step E14.
  • Step E16 thus makes it possible to obtain a data sequence D participating in the coding of the current group of holograms.
  • step E18 the encoding device (in practice its processor) determines whether t ⁇ T (that is to say verifies that the digital hologram H t processed during the last passage to steps E4 to E8 is not the last digital hologram HT of the sequence).
  • step E20 for incrementing the variable t designating the current digital hologram Ht and of the variable g designating the group of current digital holograms (the last digital hologram of a group having already been processed according to the result of the previous passage to step E10).
  • step E4 The process then loops to step E4 for processing the new group of digital holograms.
  • step E18 If not at step E18 (that is to say when the last digital hologram HT of the sequence has been processed), the method continues at step E22 at which module 18 generates a data stream DT on the basis of the data sequences DA, D respectively produced during the previous passages to steps E14 and E16 for the different groups of digital holograms processed.
  • the data flow DT comprises a succession of several data flows DGOH each relating to a group of digital holograms, each data flow DGOH successively comprising the data sequence DA and the data sequence Do determined as explained below. above for this group of digital holograms.
  • FIG. 5 describes an example of an electronic device 2 which can form a coding device according to the invention.
  • This electronic device 2 comprises a processor 4 (for example a microprocessor), at least one memory 6 and a telecommunications circuit 8.
  • the memory 6 can store computer program instructions designed to implement at least some of the steps of the method of FIG. 4 when these instructions are executed by the processor 4.
  • the memory 6 (or possibly another memory) can also store, as already indicated, the values H t (x, y) respectively associated with the pixels (x, y) to define each of the digital holograms H t processed as explained above.
  • the memory 6 (or possibly another memory) can then store the different values manipulated during the processing described below, in particular the elements Bj j (a, b) of the matrix blocks Bj j , the coefficients Cj j (k, I) sets of coefficients Cj j , the coefficients S p, q (n, m) of the two-dimensional structures S p, q and the data D A , D, D T.
  • the telecommunication circuit 8 is designed to transmit (for example on command from the processor 4), typically to another electronic device (not shown), the data stream D T obtained in step E22.

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Abstract

Un procédé de codage d'un hologramme numérique représenté par des valeurs respectivement associées à des pixels d'un plan de définition de l'hologramme numérique, comprend les étapes suivantes : - formation (E4) de blocs matriciels (Bi,j) respectivement associés à des régions formées de pixels contigus, chaque bloc matriciel (Bi,j) contenant des éléments déterminés en fonction des valeurs des pixels de la région associée au bloc matriciel (Bi,j) concerné; - application (E6) à chacun des blocs matriciels (Bi,j) d'une transformation espace- fréquence de sorte à obtenir, pour chaque bloc matriciel (Bi,j), un ensemble (Ci,j) de coefficients correspondant respectivement à différentes fréquences spatiales bidimensionnelles au sein du bloc matriciel (Bi,j) concerné; - construction (E8) d'une pluralité de structures bidimensionnelles (Sp,q) comprenant, chacune, des coefficients issus d'une pluralité d'ensembles (Ci,j) de coefficients et associés à des fréquences spatiales bidimensionnelles respectant un critère dépendant de la structure bidimensionnelle (Sp,q) concernée; - codage des structures bidimensionnelles (Sp,q) construites. Un procédé de codage d'un groupe d'hologrammes numériques et un dispositif de codage sont également décrits.

Description

Procédé de codage d’un hologramme numérique, procédé de codage d’un groupe d’hologrammes numériques et dispositif de codage associé
Domaine technique de l'invention
La présente invention concerne le domaine technique de l’holographie numérique.
Elle concerne en particulier un procédé de codage d’un hologramme numérique, un procédé de codage d’un groupe d’hologrammes numériques et un dispositif de codage associé.
Etat de la technique
L’article "3D scanning-based compression technique for digital hologram video " de Y.-H. Seo, J. -J. Choi et D.-W. Kim in Signal Processing: Image Communication, vol. 22, n° 2, pages 144-156, fév. 2007 décrit un procédé de codage d’un groupe d’hologrammes numériques comprenant des étapes de segmentation de chaque hologramme en segments, d’application d’une transformation espace-fréquence à chacun des segments et de parcours des différents segments en vue de leur codage.
Cette approche permet d’obtenir une compression correcte lorsque la dimension des blocs est faible comparée à la distance séparant la scène représentée par l’hologramme et le plan de définition de l’hologramme. Seulement dans ce cas en effet les segments transformés présenteront des redondances entre coefficients voisins permettant un codage efficace.
Présentation de l'invention
Dans ce contexte, la présente invention propose un procédé de codage d’un hologramme numérique représenté par des valeurs respectivement associées à des pixels d’un plan de définition de l’hologramme numérique, comprenant les étapes suivantes :
- formation de blocs matriciels respectivement associés à des régions formées de pixels contigus, chaque bloc matriciel contenant des éléments déterminés en fonction des valeurs des pixels de la région associée au bloc matriciel concerné ;
- application à chacun des blocs matriciels d’une transformation espace- fréquence de sorte à obtenir, pour chaque bloc matriciel, un ensemble de coefficients correspondant respectivement à différentes fréquences spatiales bidimensionnelles au sein du bloc matriciel concerné ; - construction d’une pluralité de structures bidimensionnelles comprenant, chacune, des coefficients issus d’une pluralité d’ensembles de coefficients et associés à des fréquences spatiales bidimensionnelles respectant un critère dépendant de la structure bidimensionnelle concernée ;
- codage des structures bidimensionnelles construites.
La réorganisation des coefficients au sein des différentes structures bidimensionnelles permet de rapprocher des coefficients ayant une signification comparable au sein de l’hologramme numérique, bien qu’initialement placées dans des ensembles de coefficients distincts. L’efficacité du codage (lequel est appliqué à ces structures bidimensionnelles) s’en trouve améliorée.
D’autres caractéristiques non limitatives et avantageuses du procédé de codage prises individuellement ou selon toutes les combinaisons techniquement possibles, sont les suivantes :
- les structures bidimensionnelles sont construites en regroupant, dans chaque structure bidimensionnelle, les coefficients issus desdits ensembles de coefficients et correspondant à une fréquence spatiale bidimensionnelle associée à la structure bidimensionnelle concernée ;
- les structures bidimensionnelles sont construites en regroupant, dans chaque structure bidimensionnelle, les coefficients issus desdits ensembles de coefficients et correspondant à une plage bidimensionnelle de fréquences spatiales bidimensionnelles associée à la structure bidimensionnelle concernée ;
- les régions sont obtenues par segmentation dudit plan, les différents éléments d’un bloc matriciel étant respectivement les valeurs des pixels de la région associée à ce bloc matriciel ;
- les structures bidimensionnelles construites sont codées au moins en partie au moyen d’un algorithme de codage d’image ;
- cet algorithme de codage d’image prend en tant qu’imagé d’entrée une structure bidimensionnelle particulière, ou une matrice formée de l’amplitude ou de la phase des coefficients d’une structure bidimensionnelle particulière (et ce, successivement pour différentes structures bidimensionnelles) ;
- les valeurs des pixels de l’hologramme sont réelles ;
- les valeurs des pixels de l’hologramme sont complexes ; - les coefficients compris dans les structures bidimensionnelles étant complexes, l’étape de codage des structures bidimensionnelles utilise un premier processus de codage de l’amplitude desdits coefficients au moyen d’un algorithme de codage d’image, et un second processus de codage de la phase desdits coefficients.
L’invention propose également un procédé de codage d’un groupe d’hologrammes numériques, dans lequel chaque hologramme numérique dudit groupe est codé au moyen d’un procédé de codage tel que proposé ci-dessus, et dans lequel les différentes étapes de codage de structures bidimensionnelles mises en œuvre au cours des différents procédés de codage sont réalisées selon une séquence prédéfinie au sein des différents hologrammes numériques dudit groupe.
L’invention propose enfin un dispositif de codage d’un hologramme numérique représenté par des valeurs respectivement associées à des pixels d’un plan de définition de l’hologramme numérique, ce dispositif de codage comprenant :
- un module de formation de blocs matriciels respectivement associés à des régions formées de pixels contigus de façon que chaque bloc matriciel contienne des éléments déterminés en fonction des valeurs des pixels de la région associée au bloc matriciel concerné ;
- un module d’application d’une transformation espace-fréquence à chacun des blocs matriciels de sorte à obtenir, pour chaque bloc matriciel, un ensemble de coefficients correspondant respectivement à différentes fréquences spatiales bidimensionnelles au sein du bloc matriciel concerné ;
- un module de construction d’une pluralité de structures bidimensionnelles comprenant, chacune, des coefficients issus d’une pluralité d’ensembles de coefficients et associés à des fréquences spatiales bidimensionnelles respectant un critère dépendant de la structure bidimensionnelle concernée ;
- un module de codage des structures bidimensionnelles construites.
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. Description détaillée de l'invention
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 :
- la figure 1 représente schématiquement les éléments principaux d’un exemple de dispositif de codage conforme à l’invention ;
- la figure 2 illustre un exemple envisageable pour la formation de blocs matriciels au sein d’un hologramme numérique ;
- la figure 3 illustre la construction de structures bidimensionnelles à partir d’ensembles de coefficients ;
- la figure 4 est un logigramme montrant les étapes d’un exemple de procédé de codage conforme à l’invention ; et
- la figure 5 représente les éléments principaux d’un exemple de dispositif électronique pouvant former un dispositif de codage conforme à l’invention.
La figure 1 représente les principaux éléments d’un exemple de dispositif de codage conforme à l’invention.
Ce dispositif de codage comprend différents modules 10, 12, 14, 16, 18 décrits ci-dessous. Ce dispositif de codage est par exemple mis en œuvre au moyen d’une architecture à processeur, comme par exemple décrit ci-dessous en référence à la figure 5. Dans une telle architecture, les différents modules 10, 12, 14, 16, 18 peuvent être chacun réalisés par la coopération du processeur et d’instructions de programme d’ordinateur mémorisées par exemple dans une mémoire du dispositif de codage (telle que la mémoire 6 du dispositif électronique 2 représenté en figure 5) et conçues pour mettre en œuvre les fonctionnalités du module concerné lorsqu’elles sont exécutés par ce processeur.
On décrit dans la suite le codage (au moyen du dispositif de codage) d’une vidéo holographique formée d’une séquence de T hologrammes numériques Ht (également dénommés " trames de la vidéo holographique"). L’invention s’applique toutefois également au codage d’un unique hologramme numérique Hi (cas où T = 1 ).
Les hologrammes numériques Ht sont définis au niveau d’un plan, chacun au moyen de valeurs Ht(x,y) respectivement associées à des pixels, de position (x,y), répartis sur deux dimensions au sein d’une zone (en général rectangulaire) de ce plan de définition de l’hologramme numérique Ht.
Pour un hologramme numérique Ht donné, la valeur Ht(x,y) associée à un pixel (x,y) représente typiquement l’onde lumineuse reçue, au niveau de ce pixel (x,y), en provenance d’une scène tridimensionnelle située d’un côté, ou éventuellement de part et d’autre, du plan de définition de l’hologramme numérique Ht.
Dans l’exemple décrit ici, les valeurs Ht(x,y) sont des valeurs complexes et sont donc représentés (de manière équivalente) soit par une partie réelle et une partie imaginaire, soit par une amplitude (parfois dénommée norme ou module) et une phase.
En variante, les valeurs Ht(x,y) pourraient être des valeurs réelles.
Les valeurs Ht(x,y) représentant les hologrammes numériques Ht de la séquence sont par exemple mémorisées au sein d’une mémoire du dispositif de codage (tel que la mémoire 6 du dispositif électronique 2 donné ci-dessous à titre d’exemple en référence à la figure 5).
Le dispositif de codage comprend un module 10 de formation de blocs matriciels Bj à partir des valeurs Ht(x,y) représentant un hologramme numérique donné Ht.
Ce module 10 est conçu pour former des blocs matriciels Bj respectivement associés à des régions Rjj formées de pixels contigus de façon que chaque bloc matriciel Bj contienne des éléments B j(a,b) déterminés en fonction des valeurs Ht(x,y) des pixels (x,y) de la région R associée au bloc concerné Bj.
Dans l’exemple décrit ici, chaque bloc matriciel Bj comprend MH éléments par ligne et Mv éléments par colonne déterminés en fonction de valeurs Ht(x,y) de pixels (les lignes des blocs matriciels Bj correspondant ici à la direction d’abscisse x repérant les pixels du plan de définition de l’hologramme numérique Ht et les colonnes des blocs matriciels Bj correspondant ici à la direction d’ordonnée y repérant ces pixels).
En pratique, le nombre MH peut être compris entre 50 et 500 (MH vaut par exemple 64 ou 128) ; de même, le nombre Mv peut être compris entre 50 et 500 (Mv vaut par exemple 64 ou 128).
Par ailleurs, comme également visible en figure 2, le module 10 est ici conçu pour former une matrice de KH.KV blocs matriciels formée de KH blocs matriciels par ligne et de Kv blocs matriciels par colonne (autrement dit formée de Kv lignes et KH colonnes). (Dans cette matrice de blocs matriciels, un bloc matriciel Bj est situé en ligne j+1 et en colonne i+1 .) La technique de codage décrite ici est particulièrement intéressante pour le traitement d’hologrammes numériques définis par un grand nombre de pixels (typiquement supérieur à 10000 x 10000). En pratique, chacun des nombres KH (nombre de blocs matriciels Bjj par ligne) et Kv (nombre de blocs matriciels Bjj par colonne) est par exemple supérieur à 500 (voire supérieur à 1000).
Le module 10 détermine par exemple chaque élément Bjj(a,b) d’un bloc matriciel Bjj comme suit :
Bij(a.b) = Ht(a + i.DH, b + j.Dv).w(a.b) où DH et Dv sont deux entiers strictement positifs inférieurs ou égaux respectivement à MH et Mv et où w est une matrice de nombre réels de dimensions MH x Mv.
Dans un cas particulier envisageable, comme représenté en figure 2, on prend DH = MH, DV = Mv, et tous les éléments w(a,b) de la matrice w égaux à 1 : le module 10 forme alors les blocs matriciels Bjj par segmentation de la zone où sont définis les pixels, de sorte que les différents éléments Bij(a,b) d’un bloc matriciel Bjj sont respectivement les valeurs Ht(x,y) des pixels (x,y) de la région R,j associée à ce bloc matriciel Bjj :
Bjj(a.b) = Ht(a + i.MH, b + j.Mv).
Comme représenté en figure 2 par les références P et P’, il est possible de compléter les blocs Bjj par des zéros (opération généralement dénommée " padding ") lorsque certains éléments de blocs Bjj n’ont pas de correspondant parmi les pixels définissant l’hologramme numérique Ht, par exemple parce que les dimensions de l’hologramme numérique Ht ne sont pas multiples (respectivement) de MH et Mv.
Autrement dit, le module 10 peut fixer Bij(a,b) = 0 lorsque les coordonnées (a + Î.MH, b + j.Mv) ne correspondent pas à un pixel de l’hologramme numérique Ht.
Selon une possibilité de réalisation, le module 10 peut former, en plus des éléments B,j(a,b) déterminés sur la base des valeurs Ht(x,y) des pixels (x,y), des éléments Bij(a’,b’) de valeur nulle, ce afin d’augmenter le nombre d’éléments dans chaque bloc matriciel Bjj et donc le nombre de coefficients dans chacun des ensembles C,j décrits plus bas. Selon cette possibilité de réalisation, on a : MH < M’H Mv < M’v et Bij(a’,b’) = 0 pour a’ variant de MH+1 à M’H et pour b’ variant de Mv+1 à M’v. En sortie du module 10, chaque bloc matriciel Bjj comprend M’v lignes et M’H colonnes (avec par exemple M’v compris entre 50 et 1000 et/ou M’H compris entre 50 et 1000). (Lorsque la possibilité qui vient d’être mentionnée d’ajouter des éléments de valeur nulle pour augmenter le nombre d’éléments n’est pas utilisée, on a :
MH = M’H et Mv = M’v.)
Le dispositif de codage comprend également un module 12 d’application d’une transformation espace-fréquence.
Ce module 12 est conçu pour appliquer cette transformation espace-fréquence à chacun des blocs matriciels Bjj de sorte à obtenir, pour chaque bloc matriciel Bjj, un ensemble Cjj de coefficients Ci,j(k,l) correspondant respectivement à différentes fréquences spatiales bidimensionnelles (k, I) au sein du bloc matriciel Bjj concerné.
On entend par fréquence spatiale bidimensionnelle un couple de fréquences spatiales respectivement associées à deux directions de l’espace (ici les deux directions, respectivement selon l’abscisse x et selon l’ordonnée y, du plan de définition de l’hologramme numérique Ht).
La transformation espace-fréquence utilisée est par exemple une transformation de Fourier à deux dimensions.
Dans ce cas, le module 12 détermine les coefficients Ci j(k, I) d’un ensemble Ci j comme suit : où y est une constante prédéfinie.
En reprenant une organisation matricielle basée sur celle des blocs matriciels Bjj, chaque ensemble Cij de coefficients comprend M’v lignes et M’H colonnes.
Le dispositif de codage comprend par ailleurs un module 14 de construction d’une pluralité de structures bidimensionnelles Sp,q.
Le module de construction 14 est conçu de sorte que chaque structure bidimensionnelle Sp,q construite comprend des coefficients Cij(k,l) issus d’une pluralité d’ensembles C,j de coefficients et associés à des fréquences spatiales bidimensionnelles k, I respectant un critère qui dépend de la structure bidimensionnelle Sk,i concernée.
Selon une possibilité de réalisation, pour une structure bidimensionnelle donnée Sp q, le module de construction 14 regroupe dans cette structure bidimensionnelle donnée Sp,q les coefficients Cjj(k, I) issus de tous les ensemble Cjj de coefficients et associés à une fréquence spatiale bidimensionnelle particulière, de valeur (p,q).
Comme schématiquement représenté en figure 3, en suivant au sein de cette structure bidimensionnelle donnée Sp,q une organisation reproduisant (au sein de la matrice de blocs Bjj mentionnée plus haut) celle des blocs Bjj dont sont issus les ensembles Cjj de coefficients, un coefficient Sp,q(n,m) de cette structure bidimensionnelle donnée Sp,q (coefficient situé en ligne n et colonne m dans la structure bidimensionnelle Sp,q) est défini par :
Sp,q(n,m) = Cn,m(p,q)· Selon cette possibilité de réalisation, le nombre de structures bidimensionnelles
Sp,q construites est donc égal au nombre de coefficients Cjj(k, I) par ensemble de coefficients Cjj (ce nombre de coefficients Ci (k, I) par ensemble de coefficients Cjj étant ici égal à M’V.M’H).
Par ailleurs, toujours dans le cadre de cette possibilité de réalisation, chaque structure bidimensionnelle Sp,q comprend un nombre de coefficients égal au nombre de blocs Bjj (dans la matrice de blocs Bjj susmentionnée et qui ressort clairement de la figure 2), soit ici un nombre égal à KH.KV. Précisément, chaque structure bidimensionnelle Sp,q comprend un nombre de lignes égal au nombre (Kv) de lignes dans la matrice de blocs Bjj et un nombre de colonnes égal au nombre (KH) de colonne dans la matrice de blocs Bjj.
D’autres possibilités de réalisation sont envisageables pour construire les structures bidimensionnelles Sp q, comme expliqué plus loin.
Le dispositif de codage comprend également un module de codage 16 des structures bidimensionnelles Sp,q. Ce module de codage 16 est conçu pour ordonner les structures bidimensionnelles Sp,q selon un ordre prédéfini et pour coder les coefficients Sp,q(n,m) des structures bidimensionnelles ordonnées afin d’obtenir au moins une séquence de données DA, D .
Le module de codage 16 ordonne par exemple les structures bidimensionnelles Sp,q selon l’une des méthodes envisagées dans l’article "3D scanning-based compression technique for digital hologram video " déjà mentionné pour l’ordonnancement des segments obtenus par transformée en cosinus discrète. Dans l’exemple décrit ici où les coefficients Sp,q(n,m) contenus dans les structures bidimensionnelles Sp,q sont des nombres complexes, le module de codage 16 code séparément l’amplitude des coefficients Sp,q(n,m) et la phase des coefficients SP,q(n,m).
Le module de codage 16 code par exemple l’amplitude des coefficients Sp,q(n,m) en une séquence de données DA au moyen d’un processus de codage d’image tel que ceux décrits dans la norme MPEG-4 AVC, ou dans la norme MPEG-4 HEVC ou MV-HEVC.
Le module de codage 16 peut coder la phase des coefficients Sp,q(n,m) en une séquence de données D au moyen d’un autre processus de codage, par exemple tel que celui décrit dans l’article "Phase-difference-based compression of phase-only holograms for holographie three-dimensional displaÿ', de H. Gu et G. Jin, in Opt. Express, vol. 26, n° 26, pp. 33592-33603, décembre 2018.
Dans les modes de réalisation où les coefficients Sp,q(n,m) contenus dans les structures bidimensionnelles Sp,q sont des nombres réels, ces coefficients peuvent être directement codés par un processus de codage d’image (tel que ceux mentionnés ci-dessus).
Le dispositif de codage comprend enfin un module 18 de génération d’un flux de données à transmettre (ou flux binaire) DT sur la base des données codées produites par le module de codage 16. Dans un mode de réalisation, le flux de données à transmettre DT (ici pour chaque groupe d’hologrammes numériques, comme expliqué ci-dessous) est généré par combinaison séquentielle de la séquence de données DA et de la séquence de données D . En d’autres termes, les séquences de données DA et Do sont envoyées l’une après l’autre pour former le flux DT, et cela successivement pour chaque groupe de N hologrammes numériques Ht.
On décrit à présent en référence à la figure 4 un exemple de procédé de codage, qui peut être mis en œuvre par le dispositif de codage de la figure 1 .
Ce procédé de codage est appliqué à une séquence de T hologrammes numériques Ht organisés en groupes de N hologrammes numériques. Chaque groupe d’hologrammes numériques comprend ainsi N hologrammes numériques Ht qui se suivent dans la séquence des T hologramme numériques.
Les hologrammes numériques Ht sont par exemple mémorisés dans une mémoire du dispositif de codage de la figure 1 , comme déjà indiqué. Les étapes de traitement décrits ci-dessous peuvent également utiliser cette mémoire pour la mémorisation des données obtenues après chaque étape de traitement (ainsi que des résultats intermédiaires).
La séquence de T hologrammes numériques Ht (ou trames) forme une vidéo holographique.
Le procédé de la figure 4 débute par une étape E2 à laquelle une variable t et une variable g sont initialisées à la valeur 1 . Comme cela ressortira de l’explication qui suit, la variable t désigne l’hologramme numérique Ht courant (c’est-à-dire l’hologramme numérique auquel les traitements réalisés au cours des étapes décrites sont appliqués) et la variable g désigne le groupe d’hologrammes courant.
Le procédé de la figure 4 se poursuit à l’étape E4 au cours de laquelle le dispositif de codage (précisément ici le module 10) forme des blocs matriciels Bjj respectivement associés à des régions Rjj formées de pixels contigus de l’hologramme courant Ht, chaque bloc matriciel Bjj ainsi formé contenant des éléments Bij(a,b) déterminés en fonction des valeurs des pixels de la région Rjj associée au bloc concerné Bjj.
Comme représenté en figure 2, chaque région Rj comprend ici MH pixels selon la direction horizontale (direction des abscisses x repérant les pixels) et Mv pixels selon la direction verticale (direction des ordonnées Y repérant les pixels).
Comme indiqué plus haut, ces éléments Bij(a,b) déterminés en fonction de valeurs de pixels sont par exemple obtenus (ici par le module 10) comme suit :
Bjj(a.b) = Ht(a + i.DH, b + j.Dv).w(a.b).
Selon une possibilité de réalisation, comme déjà indiqué, les blocs matriciels Bjj sont obtenus par segmentation de l’hologramme courant Ht :
Bij(a,b) = Ht(a + Î. DH, b + j.Dv), avec DH = MH et Dv = Mv.
Comme indiqué plus haut, le module 10 peut éventuellement ajouter des éléments Bij(a’,b’) de valeur nulle au sein des blocs matriciels Bjj, afin notamment d’augmenter le nombre de coefficients Cij(k,l) dans chaque ensemble Cij.
Dans l’exemple décrit ici, comme visible en figure 2, l’étape E4 permet ainsi de former KH. KV blocs matriciels Bjj organisés selon une matrice de Kv lignes de blocs matriciels Bjj et de KH colonnes de blocs matriciels Bjj, chaque bloc matriciel Bjj comprenant lui-même M’v lignes et M’H colonnes. Comme indiqué plus haut, on utilise par exemple en pratique des valeurs comme suit : KH supérieur à 500 (voire supérieur à 1000) et/ou Kv supérieur à 500 (voire supérieur à 1000) et/ou M’v compris entre 50 et 1000, et/ou M’H compris entre 50 et 1000.
Le procédé de la figure 4 comprend alors une étape E6 d’application, à chacun des blocs matriciels Bjj (pris séparément), d’une transformation espace-fréquence de sorte à obtenir, pour chaque bloc matriciel Bjj, un ensemble Cjj de coefficients Cjj(k, I) qui correspondent chacun respectivement à différentes fréquences spatiales bidimensionnelles (k,l) au sein du bloc matriciel Bjj concerné. Cette étape est ici mise en œuvre par le module 12 décrit plus haut.
Comme déjà indiqué, pour chaque bloc matriciel Bjj, l’étape E6 comprend ici l’application de cette transformation espace-fréquence (par exemple une transformation de Fourier à 2 dimensions) à l’ensemble des éléments du bloc matriciel Bjj concerné.
L’étape E6 permet donc ici de produire KH.KV ensembles CÎJ comprenant chacun M’v. M’H coefficients Cij(k, I) correspondant respectivement à M’v. M’H fréquences spatiales bidimensionnelles (obtenues en parcourant M’H fréquences horizontales k et M’v fréquences verticales I).
Le procédé de la figure 4 comprend alors une étape E8 de construction d’une pluralité de structures bidimensionnelles Sp,q comprenant, chacune, des coefficients Cjj(k, I) issus d’une pluralité d’ensembles de coefficients CÎJ et associés à des fréquences spatiales bidimensionnelles (k, I) respectant un critère dépendant de la structure bidimensionnelle Sp,q concernée. Cette étape E8 est ici mise en œuvre par le module de construction 14.
Selon un premier mode de réalisation envisageable, les structures bidimensionnelles Sp,q sont construites à l’étape E8 en regroupant, dans chaque structure bidimensionnelle Sp q, les coefficients Cij(k, I) issus des ensembles de coefficients CÎJ et correspondant à une fréquence spatiale bidimensionnelle (k, I) particulière, associée à la structure bidimensionnelle Sp,q concernée.
Une structure bidimensionnelle Sp,q donnée regroupe donc dans ce cas des coefficients Cij(k, I) représentant la même fréquence spatiale bidimensionnelle (k, I).
Dans le cas décrit ci-dessus, l’étape E8 permet donc de construire M’H. M’v structures bidimensionnelles Sp,q comprenant chacune KH.KV coefficients.
Comme représenté en figure 3, on propose en outre ici de reprendre, au sein de chaque structure bidimensionnelle Sp q, la structure matricielle des blocs Bjj dont sont issus les ensembles Cjj fournissant les coefficients Cjj(k, I) de la structure bidimensionnelle Sp,q concernée, c’est-à-dire de définir les coefficients Sp,q(n,m) de chaque bloc Sp,q par :
Sp,q(n,m) = Cn,m(p,q)·
Chaque structure bidimensionnelle Sp,q ainsi formée possède (en ce qui concerne l’amplitude des coefficients) des caractéristiques proches d’images bidimensionnelles qui auraient été obtenues par projection parallèle de la scène tridimensionnelle. Les structures bidimensionnelles Sp,q présentent ainsi une faible profondeur de champ et de fortes redondances spatiales entre coefficients adjacents au sein de la structure bidimensionnelle, ce qui permet leur codage efficace à l’étape E14 décrite plus bas.
Selon un second mode de réalisation envisageable, les structures bidimensionnelles Sp,q sont construites à l’étape E8 en regroupant, dans chaque structure bidimensionnelle Sp q, les coefficients Cjj(k, I) issus des différents ensembles Cij de coefficients Cjj(k, I) et correspondant à une plage bidimensionnelle de fréquences spatiales bidimensionnelles (k, I) associée à la structure bidimensionnelle Sp,q concernée.
Ainsi, on définit dans ce cas différentes plages bidimensionnelles de fréquences spatiales bidimensionnelles (chaque plage bidimensionnelle couvrant par exemple un certain nombre, noté dans la suite a.b, de valeurs différentes de fréquences spatiales bidimensionnelles représentées au sein de chaque ensemble Cjj de coefficients, a et b où sont deux nombres entiers tels que a divise M’H et b divise M’v). Une structure bidimensionnelle Sp,q donnée regroupe alors les coefficients Cjj(k, I) issus de tous les ensembles Cjj et représentant une fréquence spatiale bidimensionnelle (k, I) comprise dans une plage bidimensionnelle particulière parmi ces plages bidimensionnelles. Les coefficients Sp,q(n,m) d’une structure bidimensionnelle Sp,q peuvent dans ce cas être par exemple donnés par :
SP,q(n,m) = qE(h/a),E(Gti/b)(r.a+h[a],r.b+Gh[b]), où E(z) désigne la partie entière de z, n[a] est le reste de la division euclidienne de n par a et Gh[b] est le reste de la division euclidienne de m par b.
Dans le cas décrit ci-dessus, l’étape E8 permet donc de construire M'H.M'n/ίa.b) structures bidimensionnelles Sp,q comprenant chacune a.b.KH.Kn coefficients. L’avantage de ce mode de réalisation est qu’elle permet de produire un nombre moins important de structures bidimensionelles Sp q, dont l’amplitude des coefficients possède toujours des caractéristiques proches d’images bidimensionnelles qui auraient été obtenues par projection parallèle de la scène tridimensionnelle. En augmentant la valeur de a et b, le nombre de structures bidimensionelles Sp,qpeut être réduit davantage, au prix d’une redondance spatiale moindre entre coefficients adjacents au sein d’une même structure bidimensionnelle.
Le procédé de la figure 4 se poursuit à l’étape E10 au cours de laquelle le dispositif de codage (ici son processeur) détermine si t<T et t<g.N.
L’inégalité t<T est valable tant que le dernier hologramme numériques HT de la séquence d’hologrammes numériques n’a pas été traité.
L’inégalité t<g.N est valable tant que le dernier hologramme numérique traité Ht n’est pas le dernier hologramme numérique du groupe d’hologrammes numériques courant (l’indice g indiquant comme mentionné précédemment le groupe courant).
En cas de détermination positive à l’étape E10 (c’est-à-dire que le dernier hologramme numérique Ht traité n’est ni le dernier de la séquence ni le dernier d’un groupe), le procédé se poursuit à l’étape E11 par l’incrémentation de la variable t désignant l’hologramme numérique courant Ht, puis à l’étape E4 décrite ci-dessus pour traitement du nouvel hologramme numérique courant Ht.
En cas de détermination négative à l’étape E10 (c’est-à-dire lorsque le dernier hologramme numérique Ht traité est soit le dernier de la séquence soit le dernier d’un groupe), le dispositif de codage (précisément ici le module de codage 16) ordonne, selon un ordre prédéfini (ou séquence prédéfinie), les différentes structures bidimensionnelles Sp,q obtenues (au cours des passages successifs à l’étape E8) pour les différents hologrammes numériques du groupe courant (étape E12).
Comme déjà indiqué, l’ordre prédéfini choisi est par exemple l’un des ordres proposés dans l’article "3D scanning-based compression technique for digital hologram video " déjà mentionné pour l’ordonnancement des segments obtenus par transformée en cosinus discrète.
On obtient donc après mise en oeuvre de l’étape E12 une suite ordonnée de structures bidimensionnelles Sp,q (les structures bidimensionnelles Sp,q de cette suite ordonnée provenant du traitement de différents hologrammes numériques Ht du groupe courant ; ainsi, la suite ordonnée de structures bidimensionnelles Sp,q comprend au moins une première structure bidimensionnelle obtenue par traitement d’un premier hologramme numérique du groupe et une seconde structure bidimensionnelle obtenue par traitement d’un second hologramme numérique du groupe).
Le procédé de la figure 4 se poursuit alors par le codage des structures bidimensionnelles Sp,q ainsi ordonnées, ici au moyen d’une part du codage de l’amplitude des coefficients présents dans les structures bidimensionnelles Sp,q (étape E14) et d’autre part du codage de la phase de ces coefficients (étape E16).
Chaque structure bidimensionnelle Sp,q a une forme matricielle identique à celle d’une image et chaque structure bidimensionnelle Sp,q peut donc être codée (en amplitude et/ou en phase) au moyen d’un algorithme de traitement d’image prenant, en tant qu’imagé d’entrée de l’algorithme, la structure bidimensionnelle concernée.
Cet algorithme de traitement d’image peut ainsi être appliqué successivement aux différentes structures bidimensionnelles ordonnées (obtenues à l’étape E12), en prenant successivement, en tant qu’imagé d’entrée de l’algorithme, une structure bidimensionnelle particulière (ou en pratique une matrice formée des amplitudes respectives des coefficients de cette structure bidimensionnelle et/ou une matrice formée des phases respectives des coefficients de cette structure bidimensionnelle).
Ainsi, lors de l’étape E14, le module de codage 16 applique successivement un algorithme de codage d’image à différentes matrices formées chacune des valeurs d’amplitude des coefficients Sp,q(n,m) d’une structure bidimensionnelle Sp,q particulière (ces matrices étant prises dans l’ordre conféré aux structures bidimensionnelles Sp,q à l’étape E12). L’algorithme de codage d’image est par exemple un processus de codage d’image tel que ceux décrits dans la norme MPEG-4 AVC, ou dans la norme MPEG-4 HEVC ou MV-HEVC. L’étape E14 permet ainsi d’obtenir une séquence de données DA participant au codage du groupe d’hologrammes courant.
De façon comparable, lors de l’étape E16, le module de codage 16 applique successivement un algorithme de codage à différentes matrices formées chacune des valeurs de phase des coefficients Sp,q(n,m) d’une structure bidimensionnelle Sp,q particulière (ces matrices étant prises dans l’ordre conféré aux structures bidimensionnelles Sp,q à l’étape E12). L’algorithme de codage utilisé est par exemple celui décrit dans l’article "Phase-difference-based compression of phase-only holograms for holographie three-dimensional displaÿ', de H. Gu et G. Jin, in Opt. Express, vol. 26, n° 26, pp. 33592-33603, décembre 2018 ; l’algorithme de codage utilisé est donc ici différent de l’algorithme de codage d’image utilisé à l’étape E14.
L’étape E16 permet ainsi d’obtenir une séquence de données D participant au codage du groupe d’hologrammes courant.
Le procédé de la figure 4 se poursuit à l’étape E18 à laquelle le dispositif de codage (en pratique son processeur) détermine si t<T (c’est-à-dire vérifie que l’hologramme numérique Ht traité lors du dernier passage aux étapes E4 à E8 ne soit pas le dernier hologramme numérique HT de la séquence).
Dans l’affirmative (i.e. s’il est vérifié que le dernier hologramme numérique traité Ht n’était pas le dernier hologramme numérique HT de la séquence), le procédé se poursuit à l’étape E20 pour incrémentation de la variable t désignant l’hologramme numérique Ht courant et de la variable g désignant le groupe d’hologrammes numériques courant (le dernier hologramme numérique d’un groupe ayant déjà été traité d’après le résultat du précédent passage à l’étape E10).
Le procédé boucle alors à l’étape E4 pour traitement du nouveau groupe d’hologrammes numériques.
Dans la négative à l’étape E18 (c’est-à-dire lorsque le dernier hologramme numérique HT de la séquence a été traité), le procédé se poursuit à l’étape E22 à laquelle le module 18 génère un flux de données DT sur la base des séquences de données DA, D respectivement produites lors des précédents passages aux étapes E14 et E16 pour les différents groupes d’hologrammes numériques traités.
Par exemple, le flux de données DT comprend une succession de plusieurs flux de données DGOH relatifs chacun à un groupe d’hologrammes numériques, chaque flux de données DGOH comprenant successivement la séquence de données DA et la séquence de données Do déterminées comme expliqué ci-dessus pour ce groupe d’hologrammes numériques.
La figure 5 décrit un exemple de dispositif électronique 2 pouvant former un dispositif de codage conforme à l’invention.
Ce dispositif électronique 2 comprend un processeur 4 (par exemple un microprocesseur), au moins une mémoire 6 et un circuit de télécommunication 8.
La mémoire 6 peut mémoriser des instructions de programme d’ordinateur conçues pour mettre en oeuvre certaines au moins des étapes du procédé de la figure 4 lorsque ces instructions sont exécutées par le processeur 4. La mémoire 6 (ou éventuellement une autre mémoire) peut mémoriser en outre comme déjà indiqué les valeurs Ht(x,y) respectivement associées aux pixels (x,y) pour définir chacun des hologrammes numériques Ht traités comme expliqué ci-dessus. La mémoire 6 (ou éventuellement une autre mémoire) peut alors mémoriser les différentes valeurs manipulées au cours des traitements décrits ci-dessous, en particulier les éléments Bjj(a,b) des blocs matriciels Bjj, les coefficients Cjj(k, I) des ensembles de coefficients Cjj, les coefficients Sp,q(n,m) des structures bidimensionnelles Sp,q et les données DA, D , DT.
Enfin, le circuit de télécommunication 8 est conçu pour transmettre (par exemple sur commande du processeur 4), typiquement à destination d’un autre dispositif électronique (non représenté), le flux de données DT obtenu à l’étape E22.

Claims

Revendications
1. Procédé de codage d’un hologramme numérique (Ht) représenté par des valeurs respectivement associées à des pixels d’un plan de définition de l’hologramme numérique (Ht), comprenant les étapes suivantes :
- formation (E4) de blocs matriciels (Bjj) respectivement associés à des régions (Rjj) formées de pixels contigus, chaque bloc matriciel (Bjj) contenant des éléments déterminés en fonction des valeurs des pixels de la région (Rjj) associée au bloc matriciel (Bjj) concerné ;
- application (E6) à chacun des blocs matriciels (Bjj) d’une transformation espace- fréquence de sorte à obtenir, pour chaque bloc matriciel (Bjj), un ensemble (Cij) de coefficients correspondant respectivement à différentes fréquences spatiales bidimensionnelles au sein du bloc matriciel (Bjj) concerné ;
- construction (E8) d’une pluralité de structures bidimensionnelles (Sp,q) comprenant, chacune, des coefficients issus d’une pluralité d’ensembles (Cij) de coefficients et associés à des fréquences spatiales bidimensionnelles respectant un critère dépendant de la structure bidimensionnelle (Sp,q) concernée ;
- codage (E12, E14, E16) des structures bidimensionnelles (Sp,q) construites.
2. Procédé de codage selon la revendication 1, dans lequel les structures bidimensionnelles (Sp,q) sont construites en regroupant, dans chaque structure bidimensionnelle (Sp,q), les coefficients issus desdits ensembles (Cij) de coefficients et correspondant à une fréquence spatiale bidimensionnelle associée à la structure bidimensionnelle (Sp,q) concernée.
3. Procédé de codage selon la revendication 1, dans lequel les structures bidimensionnelles sont construites en regroupant, dans chaque structure bidimensionnelle, les coefficients issus desdits ensembles de coefficients et correspondant à une plage bidimensionnelle de fréquences spatiales bidimensionnelles associée à la structure bidimensionnelle concernée.
4. Procédé de codage selon l’une des revendications 1 à 3, dans lequel les régions (Rjj) sont obtenues par segmentation dudit plan, les différents éléments d’un bloc matriciel (Bjj) étant respectivement les valeurs des pixels de la région (Rjj) associée à ce bloc matriciel (Bjj).
5. Procédé de codage selon l’une des revendications 1 à 4, dans lequel les structures bidimensionnelles (Sp,q) construites sont codées au moins en partie au moyen d’un algorithme de codage d’image.
6. Procédé de codage selon l’une des revendications 1 à 5, dans lequel les valeurs des pixels de l’hologramme sont réelles.
7. Procédé de codage selon l’une des revendications 1 à 5, dans lequel les valeurs des pixels de l’hologramme sont complexes.
8. Procédé de codage selon la revendication 7, dans lequel, les coefficients compris dans les structures bidimensionnelles (Sp,q) étant complexes, l’étape de codage des structures bidimensionnelles utilise un premier processus de codage (E14) de l’amplitude desdits coefficients au moyen d’un algorithme de codage d’image, et un second processus de codage (E16) de la phase desdits coefficients.
9. Procédé de codage d’un groupe d’hologrammes numériques, dans lequel chaque hologramme numérique dudit groupe est codé au moyen d’un procédé de codage selon l’une des revendications 1 à 8, et dans lequel les différentes étapes de codage de structures bidimensionnelles mises en oeuvre au cours des différents procédés de codage sont réalisées selon une séquence prédéfinie au sein des différents hologrammes numériques dudit groupe.
10. Dispositif de codage d’un hologramme numérique (Ht) représenté par des valeurs respectivement associées à des pixels d’un plan de définition de l’hologramme numérique, ce dispositif de codage comprenant :
- un module (10) de formation de blocs matriciels (Bjj) respectivement associés à des régions (Rjj) formées de pixels contigus de façon que chaque bloc matriciel (Bjj) contienne des éléments déterminés en fonction des valeurs des pixels de la région (Rjj) associée au bloc matriciel (Bjj) concerné ;
- un module (12) d’application d’une transformation espace-fréquence à chacun des blocs matriciels (Bjj) de sorte à obtenir, pour chaque bloc matriciel (Bjj), un ensemble (Cij) de coefficients correspondant respectivement à différentes fréquences spatiales bidimensionnelles au sein du bloc matriciel (Bjj) concerné ;
- un module (14) de construction d’une pluralité de structures bidimensionnelles (Sp,q) comprenant, chacune, des coefficients issus d’une pluralité d’ensembles (C,j) de coefficients et associés à des fréquences spatiales bidimensionnelles respectant un critère dépendant de la structure bidimensionnelle (Sp,q) concernée ;
- un module (16) de codage des structures bidimensionnelles (Sp,q) construites.
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