FR2773927A1 - Digital image signal encoding and decoding technique for signal compression - Google Patents
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Abstract
Description
La présente invention concerne d'une manière générale le codage de signal numérique et propose à cette fin un dispositif et un procédé de codage d'un signal numérique par décomposition en sous-bandes de fréquence du signal et codage des coefficients issus de la décomposition en sous-bandes. Elle concerne également un procédé et un dispositif de décodage correspondants au procédé et au dispositif de codage. The present invention relates in general to digital signal coding and proposes for this purpose a device and a method for coding a digital signal by decomposition into frequency sub-bands of the signal and coding of the coefficients resulting from the decomposition into sub-bands. It also relates to a decoding method and device corresponding to the coding method and device.
Le codage a pour but de compresser le signal, ce qui permet de transmettre, respectivement mémoriser, le signal numérique en réduisant le temps de transmission, ou le débit de transmission, respectivement en réduisant la place mémoire utilisée. The purpose of coding is to compress the signal, which allows the digital signal to be transmitted, respectively stored, by reducing the transmission time, or the transmission rate, respectively by reducing the memory space used.
L'invention se situe dans le domaine de la compression avec perte de signaux numériques. The invention relates to the field of compression with loss of digital signals.
II est connu de décomposer un signal en sous-bandes de fréquence avant de le compresser. La décomposition consiste à créer, à partir du signal, un jeu de sous-bandes qui contiennent chacune une gamme limitée de fréquences. Les sous-bandes peuvent être de différentes résolutions, la résolution d'une sous-bande étant le nombre d'échantillons par unité de longueur utilisés pour représenter cette sous-bande. Dans le cas d'un signal numérique d'image, une sous-bande de fréquence de ce signal peut être ellemême considérée comme une image, c'est-à-dire un tableau bidimensionnel de valeurs numériques. It is known to decompose a signal into frequency sub-bands before compressing it. The decomposition consists in creating, from the signal, a set of sub-bands which each contain a limited range of frequencies. The sub-bands can be of different resolutions, the resolution of a sub-band being the number of samples per unit of length used to represent this sub-band. In the case of a digital image signal, a frequency sub-band of this signal can itself be considered as an image, that is to say a two-dimensional table of digital values.
II est à noter que la décomposition d'un signal en sous-bandes de fréquence ne crée aucune compression en elle-même, mais permet de décorréler le signal de façon à en éliminer la redondance préalablement à la compression proprement dite. Les sous-bandes sont ainsi codées de manière plus efficace que le signal d'origine. It should be noted that the decomposition of a signal into frequency sub-bands does not create any compression in itself, but makes it possible to decorrelate the signal so as to eliminate the redundancy thereof before the compression proper. The sub-bands are thus coded more efficiently than the original signal.
Un procédé connu de codage de signal numérique, en l'occurrence d'une image numérique, comporte trois étapes principales. L'image est tout d'abord décomposée par une transformation en sous-bandes de fréquence, puis une quantification scalaire des coefficients ainsi obtenus est réalisée. Les indices quantifiés sont enfin codés par un codage entropique sans perte. A known method of coding a digital signal, in this case a digital image, comprises three main steps. The image is firstly decomposed by a transformation into frequency sub-bands, then a scalar quantization of the coefficients thus obtained is carried out. The quantified indices are finally coded by a lossless entropy coding.
Ce procédé permet un taux de compression élevé du signal. This process allows a high compression ratio of the signal.
Cependant, le rapport entre le taux de compression et l'erreur de codage est perfectible.However, the relationship between the compression ratio and the coding error can be improved.
La présente invention vise à remédier aux inconvénients de la technique antérieure, en fournissant un dispositif et un procédé de compression de signal numérique qui offre un rapport compression sur distorsion élevé. The present invention aims to remedy the drawbacks of the prior art, by providing a digital signal compression device and method which offers a high compression-to-distortion ratio.
L'invention propose un procédé de codage de signal numérique, comportant l'analyse du signal pour séparer l'information pertinente et l'information non pertinente, puis le codage de l'information non pertinente selon un premier mode de codage qui offre un haut taux de compression, et codage de l'information pertinente selon un second mode de codage qui limite la distorsion. The invention provides a digital signal coding method, comprising analyzing the signal to separate the relevant information from the irrelevant information, then coding the irrelevant information according to a first coding mode which offers a high compression rate, and coding of the relevant information according to a second coding mode which limits the distortion.
A cette fin, I'invention propose un procédé de codage de signal numérique comportant une étape d'analyse du signal numérique en une pluralité de sous-bandes de fréquence réparties selon au moins deux bandes de fréquence différentes, au moins une première sous-bande ayant une fréquence plus faible et au moins une seconde sous-bande ayant une fréquence plus élevée,
caractérisé en ce qu'il comporte, pour chaque seconde sous-bande, les étapes de:
- division de la seconde sous-bande en blocs,
- sélection de premiers blocs qui sont à coder par mise à une valeur prédéterminée et de seconds blocs qui sont à coder par quantification codée en treillis, selon un critère de sélection,
- liaison des seconds blocs sélectionnés à l'étape précédente pour former une suite de blocs,
- codage de la suite de blocs par quantification codée en treillis d'une suite de coefficients extraits des seconds blocs de la seconde sous-bande.To this end, the invention proposes a digital signal coding method comprising a step of analyzing the digital signal into a plurality of frequency sub-bands distributed according to at least two different frequency bands, at least a first sub-band having a lower frequency and at least one second sub-band having a higher frequency,
characterized in that it comprises, for each second sub-band, the steps of:
- division of the second sub-band into blocks,
selection of first blocks which are to be coded by setting to a predetermined value and second blocks which are to be coded by quantization coded in trellis, according to a selection criterion,
- linking of the second blocks selected in the previous step to form a series of blocks,
coding of the series of blocks by lattice coded quantization of a series of coefficients extracted from the second blocks of the second sub-band.
Corrélativement, I'invention propose un dispositif de codage de signal numérique comportant des moyens d'analyse du signal numérique en une pluralité de sous-bandes de fréquence réparties selon au moins deux bandes de fréquence différentes, au moins une première sous-bande ayant une fréquence plus faible et au moins une seconde sous-bande ayant une fréquence plus élevée,
caractérisé en ce qu'il comporte:
- des moyens de division de chaque seconde sous-bande en blocs,
- des moyens de sélection de premiers blocs qui sont à coder par mise à une valeur prédéterminée et de seconds blocs qui sont à coder par quantification codée en treillis, selon un critère de sélection,
- des moyens de liaison des seconds blocs sélectionnés à l'étape précédente pour former une suite de blocs,
- des moyens de codage de la suite de blocs par quantification codée en treillis d'une suite de coefficients extraits des seconds blocs de la seconde sous-bande.Correlatively, the invention provides a digital signal coding device comprising means for analyzing the digital signal into a plurality of frequency sub-bands distributed according to at least two different frequency bands, at least one first sub-band having a lower frequency and at least one second sub-band having a higher frequency,
characterized in that it comprises:
means for dividing each second sub-band into blocks,
means for selecting first blocks which are to be coded by setting to a predetermined value and second blocks which are to be coded by lattice coded quantization, according to a selection criterion,
means for connecting the second blocks selected in the previous step to form a series of blocks,
means for coding the series of blocks by lattice coded quantization of a series of coefficients extracted from the second blocks of the second sub-band.
La décomposition en sous-bande de fréquence permet de séparer l'information pertinente de l'information non pertinente. L'information non pertinente est ensuite codée par mise à la valeur prédéterminée, qui nécessite un débit nul. La compression de l'information non pertinente est maximale. The decomposition into frequency sub-bands makes it possible to separate the relevant information from the irrelevant information. The irrelevant information is then coded by setting to the predetermined value, which requires zero throughput. Compression of irrelevant information is maximum.
II est ainsi possible d'accorder plus de débit à l'information pertinente, présente dans les seconds blocs, qui est ainsi codée plus précisément. La distorsion de l'information pertinente est minimale, grâce à la liaison des seconds blocs et à leur codage par quantification codée en treillis. It is thus possible to grant more bit rate to the relevant information, present in the second blocks, which is thus coded more precisely. The distortion of the relevant information is minimal, thanks to the connection of the second blocks and their coding by lattice coded quantization.
Globalement, le rapport compression sur distorsion obtenu est élevé. Overall, the compression to distortion ratio obtained is high.
La valeur prédéterminée est par exemple nulle, de sorte qu'au décodage, sont construits des blocs dont tous les coefficients sont nuls. The predetermined value is for example zero, so that at decoding, blocks are constructed of which all the coefficients are zero.
Selon une caractéristique préférée, pour chacun des blocs, L'étape de sélection comporte le codage du bloc par mise à la valeur prédéterminée et par un second mode de codage, la comparaison des deux modes de codage selon le critère de sélection et la sélection du codage par mise à la valeur prédéterminée si le bloc codé par mise à la valeur prédéterminée satisfait le critère de sélection. According to a preferred characteristic, for each of the blocks, the selection step comprises the coding of the block by setting to the predetermined value and by a second coding mode, the comparison of the two coding modes according to the selection criterion and the selection of the coding by setting to the predetermined value if the block coded by setting to the predetermined value satisfies the selection criterion.
La sélection est simple et rapide à mettre en oeuvre. Par exemple, le second mode de codage est une quantification scalaire des coefficients du bloc, ou le second mode de codage est une quantification codée en treillis d'une suite de coefficients extraits des blocs de la seconde sous-bande. Ce dernier cas permet de simplifier la structure du dispositif de codage, puisque les moyens de sélection utilisent alors le même codage que les moyens de codage des seconds blocs. The selection is simple and quick to implement. For example, the second coding mode is a scalar quantization of the coefficients of the block, or the second coding mode is a lattice coded quantization of a series of coefficients extracted from the blocks of the second sub-band. This latter case simplifies the structure of the coding device, since the selection means then use the same coding as the coding means of the second blocks.
Selon une caractéristique préférée, le critère de sélection minimise une somme pondérée du débit et de l'erreur de codage provoqués par le codage du bloc considéré. According to a preferred characteristic, the selection criterion minimizes a weighted sum of the bit rate and the coding error caused by the coding of the block considered.
Selon une autre caractéristique préférée, un indicateur est associé à chaque bloc pour indiquer si le bloc considéré est codé par mise à la valeur prédéterminée ou non. According to another preferred characteristic, an indicator is associated with each block to indicate whether the block considered is coded by setting to the predetermined value or not.
Selon une autre caractéristique préférée, ladite au moins une première sous-bande est codée selon un troisième mode de codage. According to another preferred characteristic, said at least a first sub-band is coded according to a third coding mode.
Le dispositif de codage comporte des moyens adaptés à mettre en oeuvre les caractéristiques précédentes. The coding device comprises means adapted to implement the above characteristics.
L'invention concerne également un procédé de décodage d'un signal numérique codé, ledit signal comportant des représentations codées de blocs formés dans des sous-bandes de fréquence du signal d'origine, chaque représentation codée comportant au moins un indicateur représentatif d'un codage par mise à une valeur prédéterminée ou d'un codage par quantification codée en treillis d'une suite de coefficients extraits de blocs, caractérisé en ce qu'il comporte les étapes de:
- lecture de la valeur de l'indicateur de chacun des blocs,
- décodage des représentations par formation de blocs reconstruits dont tous les coefficients ont la valeur prédéterminée ou par déquantification codée en treillis de la suite de coefficients, en fonction de la valeur de l'indicateur respectif de chacun des blocs.The invention also relates to a method of decoding a coded digital signal, said signal comprising coded representations of blocks formed in frequency sub-bands of the original signal, each coded representation comprising at least one indicator representative of a coding by setting to a predetermined value or by coding by lattice coded quantization of a series of coefficients extracted from blocks, characterized in that it comprises the steps of:
- reading of the value of the indicator of each of the blocks,
decoding of the representations by forming reconstructed blocks of which all the coefficients have the predetermined value or by lattice coded dequantification of the series of coefficients, as a function of the value of the respective indicator of each of the blocks.
Corrélativement, I'invention concerne un dispositif de décodage de signal numérique codé, ledit signal comportant des représentations codées de blocs formés dans des sous-bandes de fréquence du signal d'origine, chaque représentation codée comportant au moins un indicateur représentatif d'un codage par mise à une valeur prédéterminée ou d'un codage par quantification codée en treillis d'une suite de coefficients extraits de blocs, caractérisé en ce qu'il comporte:
- des moyens de lecture de la valeur de l'indicateur de chacun des blocs,
- des moyens de décodage des représentations par formation de blocs reconstruits dont tous les coefficients ont la valeur prédéterminée ou par déquantification codée en treillis de la suite de coefficients, en fonction de la valeur de l'indicateur respectif de chacun des blocs.Correlatively, the invention relates to a device for decoding a coded digital signal, said signal comprising coded representations of blocks formed in frequency sub-bands of the original signal, each coded representation comprising at least one indicator representative of a coding by setting to a predetermined value or by coding by lattice coded quantization of a series of coefficients extracted from blocks, characterized in that it comprises:
means for reading the value of the indicator of each of the blocks,
means for decoding the representations by forming reconstructed blocks of which all the coefficients have the predetermined value or by lattice coded dequantization of the series of coefficients, as a function of the value of the respective indicator of each of the blocks.
Le procédé et le dispositif de décodage permettent de reconstruire le signal, par exemple dans un appareil récepteur correspondant à un appareil émetteur dans lequel le signal a été codé selon l'invention. The decoding method and device make it possible to reconstruct the signal, for example in a receiving device corresponding to a sending device in which the signal has been coded according to the invention.
Les caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront plus clairement à la lecture d'un mode préféré de réalisation illustré par les dessins ci-joints, dans lesquels:
- la figure 1 représente un bloc diagramme d'un mode de réalisation d'un dispositif de codage de signal numérique selon l'invention;
- la figure 2 représente un circuit de décomposition en sous-bandes de fréquence, inclus dans le dispositif de la figure 1;
- la figure 3 représente une image numérique à coder par le dispositif de codage selon l'invention;
- la figure 4 représente une image décomposée en sous-bandes par le circuit de la figure 2;
- la figure 5 représente une image décomposée en sous-bandes puis divisée en blocs;
- la figure 6 représente un circuit de codage par quantification codée en treillis, inclus dans le dispositif de la figure 1;
- la figure 7 représente un bloc diagramme d'un mode de réalisation d'un dispositif de décodage selon l'invention;
- la figure 8 représente un algorithme de codage d'un signal numérique selon un mode de réalisation de l'invention ; et
- la figure 9 représente un algorithme de décodage d'un signal numérique selon un mode de réalisation de l'invention.The characteristics and advantages of the present invention will appear more clearly on reading a preferred embodiment illustrated by the attached drawings, in which:
- Figure 1 shows a block diagram of an embodiment of a digital signal coding device according to the invention;
- Figure 2 shows a decomposition circuit into frequency sub-bands, included in the device of Figure 1;
- Figure 3 shows a digital image to be coded by the coding device according to the invention;
- Figure 4 shows an image broken down into sub-bands by the circuit of Figure 2;
- Figure 5 shows an image broken down into sub-bands and then divided into blocks;
- Figure 6 shows a coding circuit by lattice coded quantization, included in the device of Figure 1;
- Figure 7 shows a block diagram of an embodiment of a decoding device according to the invention;
- Figure 8 shows an algorithm for coding a digital signal according to an embodiment of the invention; and
- Figure 9 shows an algorithm for decoding a digital signal according to an embodiment of the invention.
Selon le mode de réalisation choisi et représenté à la figure 1, un dispositif de codage selon l'invention est destiné à coder un signal numérique dans le but de le compresser. Le dispositif de codage est intégré dans un appareil 100, qui est par exemple un appareil photographique numérique, ou un camescope numérique, ou un système de gestion de base de données, ou encore un ordinateur. According to the embodiment chosen and shown in Figure 1, a coding device according to the invention is intended to code a digital signal in order to compress it. The coding device is integrated into an apparatus 100, which is for example a digital photographic camera, or a digital camcorder, or a database management system, or even a computer.
Le signal numérique à compresser SI est dans ce mode particulier de réalisation une suite d'échantillons numériques représentant une image. The digital signal to be compressed SI is in this particular embodiment a series of digital samples representing an image.
Le dispositif comporte une source de signal 1, ici de signal d'image. The device comprises a signal source 1, here an image signal.
De manière générale, la source de signal soit contient le signal numérique, et est par exemple une mémoire, un disque dur ou un CD-ROM, soit convertit un signal analogique en signal numérique, et est par exemple un camescope analogique associé à un convertisseur analogique-numérique. Une sortie 11 de la source de signal est reliée à un circuit d'analyse, ou de décomposition en sous-bandes 2. Le circuit 2 a une première sortie 21 reliée à un circuit de codage 3. In general, the signal source either contains the digital signal, and is for example a memory, a hard disk or a CD-ROM, or converts an analog signal into a digital signal, and is for example an analog camcorder associated with a converter analog-digital. An output 11 of the signal source is connected to an analysis circuit, or of decomposition into sub-bands 2. The circuit 2 has a first output 21 connected to a coding circuit 3.
Des secondes sorties 22 du circuit de décomposition 2 sont reliées à un circuit de division en blocs 4. Le circuit 4 a des premières sorties 41 reliées à un premier circuit de codage 5 et des secondes sorties 42 reliées à un second circuit de codage 6. Second outputs 22 of the decomposition circuit 2 are connected to a block division circuit 4. Circuit 4 has first outputs 41 connected to a first coding circuit 5 and second outputs 42 connected to a second coding circuit 6.
Une sortie 51 du circuit 5 et une sortie 61 du circuit 6 sont reliées à un circuit de comparaison 7, dont une première sortie 71 est reliée à un circuit de traitement 11 et dont une seconde sortie 72 est reliée à un circuit de liaison 8. Ce dernier a une sortie 81 reliée à un circuit 9 de codage par quantification codée en treillis, dit TCQ d'après l'Anglais "Treillis Coded Quantization". An output 51 of circuit 5 and an output 61 of circuit 6 are connected to a comparison circuit 7, a first output 71 of which is connected to a processing circuit 11 and a second output 72 of which is connected to a link circuit 8. The latter has an output 81 connected to a lattice coded quantization coding circuit 9, known as TCQ after the English "Lattice Coded Quantization".
Le circuit 9 a des sorties 91 et 92 reliée à un circuit 10 de codage entropique dont une sortie 101 est reliée au circuit de traitement 11, qui est par exemple un circuit de transmission, ou une mémoire. Une sortie 31 du circuit de codage 3 est également reliée au circuit de traitement 11. The circuit 9 has outputs 91 and 92 connected to an entropy coding circuit 10, one output 101 of which is connected to the processing circuit 11, which is for example a transmission circuit, or a memory. An output 31 of the coding circuit 3 is also connected to the processing circuit 11.
La source d'image 1 est un dispositif pour générer une suite d'échantillons numériques représentant une image IM. La source 1 comporte une mémoire d'image et fournit un signal numérique d'image SI à l'entrée du circuit de décomposition 2. Le signal d'image SI est une suite de mots numériques, par exemple des octets. Chaque valeur d'octet représente un pixel de l'image IM ici à 256 niveaux de gris, ou image noir et blanc. The image source 1 is a device for generating a series of digital samples representing an IM image. The source 1 comprises an image memory and supplies a digital image signal SI to the input of the decomposition circuit 2. The image signal SI is a series of digital words, for example bytes. Each byte value represents a pixel of the IM image here at 256 levels of gray, or black and white image.
Le circuit de décomposition en sous-bandes 2, ou circuit d'analyse, est, dans ce mode de réalisation, un ensemble classique de filtres, respectivement associés à des décimateurs par deux, qui filtrent le signal d'image selon deux directions, en sous-bandes de hautes et basses fréquences spatiales. Selon la figure 2, le circuit 2 ici comporte trois blocs successifs d'analyse pour décomposer l'image IM en des sous-bandes selon trois niveaux de résolution. II est à noter que l'invention n'implique pas nécessairement une décomposition selon plusieurs niveaux de résolution, mais seulement une décomposition du signal à coder en plusieurs sous-bandes. The sub-band decomposition circuit 2, or analysis circuit, is, in this embodiment, a conventional set of filters, respectively associated with decimators in pairs, which filter the image signal in two directions, in high and low spatial frequency sub-bands. According to FIG. 2, circuit 2 here comprises three successive analysis blocks for decomposing the IM image into sub-bands according to three levels of resolution. It should be noted that the invention does not necessarily imply a decomposition according to several levels of resolution, but only a decomposition of the signal to be coded into several sub-bands.
De manière générale, la résolution d'un signal est le nombre d'échantillons par unité de longueur utilisés pour représenter ce signal. Dans le cas d'un signal d'image, la résolution d'une sous-bande est liée au nombre d'échantillons par unité de longueur utilisés pour représenter cette sous-bande horizontalement et verticalement. La résolution dépend du nombre de décimations effectuées, du facteur de décimation et de la résolution de l'image initiale. In general, the resolution of a signal is the number of samples per unit of length used to represent this signal. In the case of an image signal, the resolution of a sub-band is linked to the number of samples per unit of length used to represent this sub-band horizontally and vertically. The resolution depends on the number of decimations performed, the decimation factor and the resolution of the initial image.
Le premier bloc d'analyse reçoit le signal numérique d'image et l'applique à deux filtres numériques respectivement passe-bas et passe-haut 21 et 22 qui filtrent le signal d'image selon une première direction, par exemple horizontale dans le cas d'un signal d'image. Après passage par des décimateurs par deux 210 et 220, les signaux filtrés résultant sont respectivement appliqués à deux filtres passe-bas 23 et 25, et passe-haut 24 et 26, qui les filtrent selon une seconde direction, par exemple verticale dans le cas d'un signal d'image. Chaque signal filtré résultant passe par un décimateur par deux respectif 230, 240, 250 et 260. Le premier bloc délivre en sortie quatre sous-bandes LL1, LH1, HL1 et HH1 de résolution RES1 la plus élevée dans la décomposition. The first analysis block receives the digital image signal and applies it to two digital low-pass and high-pass filters 21 and 22 respectively which filter the image signal in a first direction, for example horizontal in the case an image signal. After passing through decimators by two 210 and 220, the resulting filtered signals are respectively applied to two low-pass filters 23 and 25, and high-pass filters 24 and 26, which filter them in a second direction, for example vertical in the case an image signal. Each filtered signal resulting passes through a decimator by two respective 230, 240, 250 and 260. The first block delivers as output four sub-bands LL1, LH1, HL1 and HH1 of resolution RES1 the highest in the decomposition.
La sous-bande LL1 comporte les composantes, ou coefficients, de basse fréquence, selon les deux directions, du signal d'image. La sous-bande
LH1 comporte les composantes de basse fréquence selon une première direction et de haute fréquence selon une seconde direction, du signal d'image.The LL1 sub-band comprises the components, or coefficients, of low frequency, in both directions, of the image signal. The sub-band
LH1 comprises the components of low frequency in a first direction and of high frequency in a second direction, of the image signal.
La sous-bande HL1 comporte les composantes de haute fréquence selon la première direction et les composantes de basse fréquence selon la seconde direction. Enfin, la sous-bande HH1 comporte les composantes de haute fréquence selon les deux directions.The HL1 sub-band comprises the high frequency components in the first direction and the low frequency components in the second direction. Finally, the sub-band HH1 comprises the high frequency components in the two directions.
Chaque sous-bande est un ensemble de coefficients réels construit à partir de l'image d'origine, qui contient de l'information correspondant à une orientation respectivement verticale, horizontale et diagonale des contours de l'image, dans une bande de fréquence donnée. Chaque sous-bande peut être assimilée à une image. Each sub-band is a set of real coefficients constructed from the original image, which contains information corresponding to a respectively vertical, horizontal and diagonal orientation of the contours of the image, in a given frequency band. . Each sub-band can be compared to an image.
La sous-bande LL1 est analysée par un bloc d'analyse analogue au précédent pour fournir quatre sous-bandes LL2, LH2, HL2 et HH2 de niveau de résolution RES2 intermédiaire dans la décomposition. La sous-bande LL2 comporte les composantes de basse fréquence selon les deux directions d'analyse, et est à son tour analysée par le troisième bloc d'analyse analogue aux deux précédents. Le troisième bloc d'analyse fournit des sous-bandes LL3,
LH3, HL3 et HH3, de résolution RES3 la plus faible dans la décomposition, résultant du découpage en sous-bandes de la sous-bande LL2.The LL1 sub-band is analyzed by an analysis block similar to the previous one to provide four LL2, LH2, HL2 and HH2 sub-bands of intermediate RES2 resolution level in the decomposition. The LL2 sub-band comprises the low frequency components according to the two directions of analysis, and is in turn analyzed by the third analysis block similar to the previous two. The third analysis block provides LL3 sub-bands,
LH3, HL3 and HH3, with the lowest RES3 resolution in decomposition, resulting from the sub-banding of the LL2 sub-band.
Chacune des sous-bandes de résolution RES2 et RES3 correspond également à une orientation dans l'image. Each of the resolution sub-bands RES2 and RES3 also corresponds to an orientation in the image.
La décomposition effectuée par le circuit 2 est telle qu'une sousbande d'une résolution donnée est découpée en quatre sous-bandes de résolution inférieure et a donc quatre fois plus de coefficients que chacune des sous-bandes de résolution inférieure. The decomposition performed by circuit 2 is such that a subband of a given resolution is cut into four sub-bands of lower resolution and therefore has four times more coefficients than each of the sub-bands of lower resolution.
Une image numérique IM en sortie de la source d'image 1 est représentée de manière schématique à la figure 3, tandis que la figure 4 représente l'image IMD résultant de la décomposition de l'image IM, en dix sous-bandes selon trois niveaux de résolution, par le circuit 2. L'image IMD comporte autant d'information que l'image d'origine IM, mais l'information est fréquentiellement découpée selon trois niveaux de résolution. A digital IM image at the output of image source 1 is represented diagrammatically in FIG. 3, while FIG. 4 represents the IMD image resulting from the decomposition of the IM image, into ten sub-bands according to three resolution levels, by circuit 2. The IMD image contains as much information as the original IM image, but the information is frequently split according to three resolution levels.
Le niveau de plus basse résolution RES3 comporte les sous-bandes
LL3, HL3, LH3 et HH3, c'est-à-dire les sous-bandes de basse fréquence selon les deux directions d'analyse. Le second niveau de résolution RES2 comporte les sous-bandes HL2, LH2 et HH2 et le niveau de plus haute résolution RES comporte les sous-bandes de plus haute fréquence HL1, LH1 et HH1.The lower resolution level RES3 includes the sub-bands
LL3, HL3, LH3 and HH3, that is to say the low frequency sub-bands according to the two directions of analysis. The second resolution level RES2 comprises the sub-bands HL2, LH2 and HH2 and the higher resolution level RES comprises the sub-bands of higher frequency HL1, LH1 and HH1.
La sous-bande LL3 de plus basse fréquence est une réduction de l'image d'origine. Les autres sous-bandes sont des sous-bandes de détail. The lower frequency LL3 subband is a reduction of the original image. The other sub-bands are retail sub-bands.
Bien entendu, le nombre de niveaux de résolution, et par conséquent de sous-bandes, peut être choisi différemment, par exemple 13 sous-bandes et quatre niveaux de résolution, pour un signal bi-dimensionnel tel qu'une image. Le nombre de sous-bandes par niveau de résolution peut également être différent. Les circuits d'analyse et de synthèse sont adaptés à la dimension du signal traité. Of course, the number of resolution levels, and therefore of sub-bands, can be chosen differently, for example 13 sub-bands and four resolution levels, for a two-dimensional signal such as an image. The number of sub-bands per resolution level can also be different. The analysis and synthesis circuits are adapted to the size of the signal processed.
La sous-bande LL3, de plus basse résolution RES3 est appliquée au circuit de codage 3 qui la code en une sous-bande codée, ou compressée,
LLc3.The LL3 sub-band, of lower resolution RES3, is applied to the coding circuit 3 which codes it into a coded or compressed sub-band,
LLc3.
Le circuit de codage 3 effectue un codage DPCM (Differential Pulse
Code Modulation, ou en Français, Modulation par Impulsion et Codage
Différentiel), qui est un codage par prédiction linéaire, avec perte. Chaque pixel de la sous-bande à coder LL3 est prédit en fonction de ses voisins, et cette prédiction est soustraite de la valeur du pixel considéré, dans le but de former une image différentielle qui présente moins de corrélation entre pixels que l'image originale. L'image différentielle est alors quantifiée et codée par un codage de Huffman pour former la sous-bande codée LLc3. Coding circuit 3 performs DPCM (Differential Pulse) coding
Modulation Code, or in French, Pulse Modulation and Coding
Differential), which is lossy linear prediction coding. Each pixel of the sub-band to be coded LL3 is predicted as a function of its neighbors, and this prediction is subtracted from the value of the pixel considered, with the aim of forming a differential image which has less correlation between pixels than the original image. . The differential image is then quantified and coded by a Huffman coding to form the coded sub-band LLc3.
Selon d'autres modes de réalisation, le circuit de codage 3 effectue un codage par transformation discrète en cosinus (DCT), ou par quantification vectorielle, ou encore par codage fractal, ou par tout autre procédé de codage d'image fixe. Dans tous les cas, le codage de la sous-bande basse doit présenter une bonne qualité de codage, puisque la sous-bande basse doit être codée avec le plus de précision possible pour obtenir une bonne restitution de l'image au décodage. According to other embodiments, the coding circuit 3 performs coding by discrete cosine transformation (DCT), or by vector quantization, or even by fractal coding, or by any other method of coding a fixed image. In all cases, the coding of the low sub-band must have good coding quality, since the low sub-band must be coded with as much precision as possible to obtain a good restitution of the image at decoding.
Dans tous les cas, la sous-bande de plus basse fréquence est de préférence traitée à part. En effet, cette sous-bande contient une grande quantité d'information, et il est préférable de la coder avec le plus de précision possible, sans mise à zéro de bloc. Cependant, pour simplifier la mise en oeuvre, il est possible de coder la sous-bande de plus basse fréquence comme les sous-bandes de détail. In all cases, the lower frequency sub-band is preferably treated separately. In fact, this sub-band contains a large amount of information, and it is preferable to code it as precisely as possible, without block zeroing. However, to simplify the implementation, it is possible to code the lower frequency sub-band like the detail sub-bands.
Les sous-bandes LH3, HL3 et HH3, ainsi que les sous-bandes de résolution supérieure HL2, LH2, HH2, HL1, LH1 et HH1 sont fournies au circuit de division 4, selon un ordre de sous-bande a priori quelconque, mais prédéterminé. The sub-bands LH3, HL3 and HH3, as well as the higher resolution sub-bands HL2, LH2, HH2, HL1, LH1 and HH1 are supplied to the division circuit 4, according to any a priori sub-band order, but predetermined.
Comme représenté à la figure 5, le circuit de division 4 divise chaque sous-bande de détail en bloc. Selon le mode de réalisation choisi, toutes les sous-bandes fournies au circuit 4 sont divisées en un même nombre
N de blocs Bj n. OÙ l'indice i est un entier, ici entre 1 et 9, qui représente l'ordre de la sous-bande considérée et l'indice n, entre 1 et N, est un entier qui représente l'ordre du bloc dans la sous-bande considérée. Les blocs sont ici de forme carrée, mais peuvent être en variante de forme rectangulaire. De manière générale, un bloc est un ensemble de coefficients extraits de la sousbande pour former un vecteur.As shown in Figure 5, the division circuit 4 divides each detail sub-band into a block. According to the embodiment chosen, all the sub-bands supplied to circuit 4 are divided into the same number
N of blocks Bj n. WHERE the index i is an integer, here between 1 and 9, which represents the order of the sub-band considered and the index n, between 1 and N, is an integer which represents the order of the block in the sub -band considered. The blocks are here square, but may alternatively be rectangular. Generally, a block is a set of coefficients extracted from the subband to form a vector.
L'ordre des blocs est a priori quelconque, mais prédéterminé. Pour des raisons pratiques, les blocs sont ordonnés de la même manière dans toutes les sous-bandes, par exemple de gauche à droite et de haut en bas. The order of the blocks is a priori arbitrary, but predetermined. For practical reasons, the blocks are ordered in the same way in all the sub-bands, for example from left to right and from top to bottom.
En conséquence du mode de division en blocs, la surface des blocs est divisée par quatre en passant de la résolution RES1 à la résolution RES2, et de la résolution RES2 à la résolution RES3. As a consequence of the mode of division into blocks, the surface of the blocks is divided by four while passing from the resolution RES1 to the resolution RES2, and from the resolution RES2 to the resolution RES3.
Cette division est simple à mettre en oeuvre, puisque toutes les sous-bandes sont divisées en un même nombre de blocs. Cependant, pour la mise en oeuvre de l'invention, le nombre et le format des blocs peuvent être différents d'une résolution à l'autre. This division is simple to implement, since all the sub-bands are divided into the same number of blocks. However, for the implementation of the invention, the number and the format of the blocks may be different from one resolution to another.
Le circuit de codage 5 code chaque bloc B. fourni par le circuit 4 selon le premier mode de codage. Ce mode consiste à mettre tous les coefficients du bloc à une valeur prédéterminée, par exemple la valeur zéro. Ce codage est très économique en nombre de bits, puisqu'il n'implique la transmission ou la mémorisation d'aucune donnée de codage, et par conséquent nécessite un débit de transmission nul. Cependant, I'erreur de codage risque d'être grande si le bloc considéré n'est pas d'énergie faible. The coding circuit 5 codes each block B. supplied by the circuit 4 according to the first coding mode. This mode consists in putting all the coefficients of the block to a predetermined value, for example the value zero. This coding is very economical in number of bits, since it does not involve the transmission or storage of any coding data, and therefore requires a zero transmission rate. However, the coding error may be large if the block considered is not of low energy.
Le circuit de codage 6 code chaque bloc B. n fourni par le circuit 4 par un second mode de codage, ici par quantification scalaire uniforme de chacun des coefficients du bloc puis codage des indices issus de la quantification par un codage de Huffman. The coding circuit 6 codes each block B. n supplied by the circuit 4 by a second coding mode, here by uniform scalar quantization of each of the coefficients of the block then coding of the indices resulting from the quantification by Huffman coding.
En variante, les blocs peuvent être codé selon une autre méthode de codage, par exemple par quantification vectorielle, ou encore par quantification codée en treillis, qui sera décrite dans la suite. La méthode de codage utilisé doit être susceptible de coder avec précision un bloc contenant une quantité importante d'information. As a variant, the blocks can be coded according to another coding method, for example by vector quantization, or alternatively by lattice coded quantization, which will be described below. The coding method used must be capable of accurately coding a block containing a large amount of information.
Pour chacun des blocs, le circuit 7 compare les deux codages selon un critère pour sélectionner le codage le plus approprié, selon ce critère, pour chaque bloc considéré. A cette fin, le circuit 7 détermine les débits R1,i,n et R2,i,n nécessaires pour transmettre le bloc codé par chacun des deux circuits 5 et 6, ainsi que les erreurs de codage, ou distorsion, D1,i,n et D2 i n provoquées par le codage réalisé par chacun des deux circuits 5 et 6. Les erreurs D1 i,n et D2i n mesurent respectivement l'erreur quadratique apportée dans l'image reconstruite par le codage du bloc considéré, selon le premier et le second mode de codage. Dans le cas où la décomposition en sous-bande est orthogonale, les erreurs D1,i,n et D2,i,n sont égales aux erreurs quadratiques entre le bloc original et le bloc reconstruit. For each of the blocks, the circuit 7 compares the two codings according to a criterion to select the most appropriate coding, according to this criterion, for each block considered. To this end, circuit 7 determines the bit rates R1, i, n and R2, i, n necessary to transmit the block coded by each of the two circuits 5 and 6, as well as the coding errors, or distortion, D1, i, n and D2 in caused by the coding carried out by each of the two circuits 5 and 6. The errors D1 i, n and D2i n respectively measure the quadratic error brought into the image reconstructed by the coding of the block considered, according to the first and the second coding mode. In the case where the subband decomposition is orthogonal, the errors D1, i, n and D2, i, n are equal to the quadratic errors between the original block and the reconstructed block.
Le circuit 7 compare ensuite, pour chacun des blocs, les sommes R1 i D 1,i,n et R2,j,n + k.D2,i,n, où # est un coefficient de réglage du rapport compression/distorsion. Le codage pour lequel la somme est la plus faible est sélectionné, pour chacun des blocs considérés. The circuit 7 then compares, for each of the blocks, the sums R1 i D 1, i, n and R2, j, n + k.D2, i, n, where # is a coefficient for adjusting the compression / distortion ratio. The coding for which the sum is the lowest is selected, for each of the blocks considered.
Un indicateur l, est associé à chacun des blocs pour indiquer quel est le codage sélectionné par le circuit 7. L'indicateur Ii,n est par exemple un bit qui est mis à zéro si le bloc considéré est codé par mise à zéro, et qui est mis à un sinon. L'indicateur Ii,n fait partie de la forme codée du bloc considéré. An indicator l, is associated with each of the blocks to indicate which is the coding selected by the circuit 7. The indicator Ii, n is for example a bit which is set to zero if the block considered is coded by setting to zero, and which is set to an otherwise. The indicator Ii, n is part of the coded form of the block considered.
Les circuits 5, 6 et 7 effectuent ainsi une séparation de l'information pertinente et de l'information non pertinente. L'information non pertinente, c'està-dire les blocs à coder par mise à zéro, ont comme forme codée leur indicateur Ii,n. L'information pertinente, c'est-à-dire les autres blocs, vont ensuite être codés par les circuits 8, 9 et 10. Circuits 5, 6 and 7 thus separate the relevant information from the irrelevant information. The irrelevant information, that is to say the blocks to be coded by zeroing, have their indicator Ii, n as coded form. The relevant information, i.e. the other blocks, will then be coded by circuits 8, 9 and 10.
Le circuit 7 transmet au circuit de liaison 8 I'indicateur lin de chaque bloc codé. Le circuit de liaison 8 prend en compte les blocs qui ne sont pas codés par mise à zéro et lie ces blocs de manière à former une suite de blocs {Bm}, m étant un entier compris entre 1 et M, et M étant le nombre de blocs de la suite. Pour former la suite, les blocs sont par exemple considérés de gauche à droite et de haut en bas, dans chaque bande de fréquence, les bande de fréquence étant elles-mêmes considérées de gauche à droite et de haut en bas. Le circuit 8 fournit cette suite au circuit de codage 9. The circuit 7 transmits to the link circuit 8 the lin indicator of each coded block. The link circuit 8 takes into account the blocks which are not coded by zeroing and links these blocks so as to form a series of blocks {Bm}, m being an integer between 1 and M, and M being the number of blocks from the suite. To form the sequence, the blocks are for example considered from left to right and from top to bottom, in each frequency band, the frequency bands being themselves considered from left to right and from top to bottom. Circuit 8 provides this continuation to coding circuit 9.
En référence à la figure 6, le circuit 9 est un circuit de codage par quantification codée en treillis, dit TCQ, d'après l'Anglais Trellis Coded
Quantization. Le circuit 9 comporte un circuit 91 de codage selon l'algorithme de Viterbi, un registre à décalage 92, un circuit de sélection de dictionnaire 93 et des moyens de mémoire 94 pour mémoriser des dictionnaires de vecteurs de code.Referring to Figure 6, circuit 9 is a trellis coded quantization coding circuit, known as TCQ, from the English Trellis Coded
Quantization. The circuit 9 includes a coding circuit 91 according to the Viterbi algorithm, a shift register 92, a dictionary selection circuit 93 and memory means 94 for storing dictionaries of code vectors.
Le codage par quantification codée en treillis est décrit par exemple dans l'article intitulé "Trellis Coded Quantization of Memoryless and Gauss
Markov Sources" de M.W. Marcellin et T.R. Fischer, paru dans IEEE
Transactions on Communications, Vol. 38, n" 1, Janvier 1990, ainsi que dans l'article "Universal Trellis Coded Quantization de J.H. Kasner, M.W. Marcellin et
B.R. Hunt, disponible par Internet à l'adresse http://vail .ece.arizona.edu/Pu blications. html. The coding by lattice coded quantization is described for example in the article entitled "Trellis Coded Quantization of Memoryless and Gauss
Markov Sources "by MW Marcellin and TR Fischer, published in IEEE
Transactions on Communications, Vol. 38, n "1, January 1990, as well as in the article" Universal Trellis Coded Quantization by JH Kasner, MW Marcellin and
BR Hunt, available online at http: // vail .ece.arizona.edu / Publications. html.
De manière générale, le circuit de codage 9 code une suite de symboles (Sk) pour fournir deux flux binaires i(k) et j(k), où i(k) représente une suite de transitions et j(k) représente une suite d'indices des dictionnaires de vecteurs de code. Dans le contexte de l'invention, les symboles sk sont les coefficients extraits des blocs Bm, éventuellement quantifiés, fournis par le circuit 8. Generally, the coding circuit 9 codes a series of symbols (Sk) to provide two bit streams i (k) and j (k), where i (k) represents a series of transitions and j (k) represents a series of code vector dictionaries. In the context of the invention, the symbols sk are the coefficients extracted from the blocks Bm, possibly quantified, supplied by the circuit 8.
Le fonctionnement du circuit 9 est celui d'une machine à états finis, le passage d'un état à un autre étant identifié par une transition. Dans un premier mode de réalisation, chaque état correspond à un dictionnaire et est identifié par les deux valeurs binaires i(k-2) et i(k-l). The operation of circuit 9 is that of a finite state machine, the transition from one state to another being identified by a transition. In a first embodiment, each state corresponds to a dictionary and is identified by the two binary values i (k-2) and i (k-1).
Chacun des dictionnaires contient des vecteurs de code qui sont chacun identifiés par un indice dans le dictionnaire concerné. Un vecteur de code est par conséquent complètement identifié par son indice et par l'état représentant le dictionnaire auquel il appartient. Each of the dictionaries contains code vectors which are each identified by an index in the dictionary concerned. A code vector is therefore completely identified by its index and by the state representing the dictionary to which it belongs.
Les transitions possibles de la machine à états finis, pour la suite de symboles à coder, forment une structure régulière, ou treillis. Le circuit 91 met en oeuvre un algorithme de Viterbi pour déterminer un chemin optimal dans le treillis, c'est-à-dire un dictionnaire pour chacun des symboles sk de la suite à coder. The possible transitions of the finite state machine, for the series of symbols to be coded, form a regular structure, or trellis. Circuit 91 implements a Viterbi algorithm to determine an optimal path in the trellis, that is to say a dictionary for each of the symbols sk of the sequence to be coded.
Le chemin est optimal au sens d'un coût qui est minimisé sur tout le treillis, donc sur toute la suite à coder. Le coût d'une transition est l'erreur quadratique mesurée entre le symbole à coder et le vecteur de code sélectionné dans le dictionnaire identifié par l'état dans lequel aboutit la transition. Le coût d'un état du treillis est la somme des coûts des transitions aboutissant à cet état. L'algorithme de Viterbi calcule le coût minimal de chaque état pour déterminer le chemin optimal représenté par la suite de transitions i(k). The path is optimal in the sense of a cost which is minimized over the entire trellis, therefore over the entire sequence to be coded. The cost of a transition is the quadratic error measured between the symbol to be coded and the code vector selected in the dictionary identified by the state in which the transition ends. The cost of a trellis state is the sum of the costs of the transitions leading to this state. The Viterbi algorithm calculates the minimum cost of each state to determine the optimal path represented by the sequence of transitions i (k).
Dans un second mode de réalisation, le nombre d'états est supérieur au nombre de dictionnaires. Par exemple, quatre dictionnaires et huit états sont utilisés. Le registre à décalage mémorise alors trois valeurs binaires pour définir les huit états. Chaque état est associé à deux dictionnaires. In a second embodiment, the number of states is greater than the number of dictionaries. For example, four dictionaries and eight states are used. The shift register then stores three binary values to define the eight states. Each state is associated with two dictionaries.
Dans tous les cas, le circuit 9 fournit les deux flux binaires i(k) et j(k) au circuit de codage entropique 10 qui les combine et réalise un codage entropique. In all cases, the circuit 9 supplies the two bit streams i (k) and j (k) to the entropy coding circuit 10 which combines them and performs entropy coding.
Le circuit Il reçoit ainsi la sous-bande basse codée, les indices des blocs des sous-bandes de détail qui sont codés par mise à zéro, et les suites des indices et des transitions issus de la quantification codée en treillis. The circuit II thus receives the low coded sub-band, the indices of the blocks of the detail sub-bands which are coded by zeroing, and the sequences of the indices and transitions resulting from the coded lattice quantization.
En référence à la figure 7, le dispositif de décodage réalise globalement des opérations inverses de celles du dispositif de codage. Le dispositif de décodage est intégré dans un appareil 300, qui est par exemple un lecteur d'image numérique, ou de séquence vidéo numérique, ou un système de gestion de base de données, ou encore un ordinateur. With reference to FIG. 7, the decoding device globally performs operations reverse from those of the coding device. The decoding device is integrated into an apparatus 300, which is for example a digital image player, or digital video sequence player, or a database management system, or even a computer.
Un même appareil peut comporter à la fois le dispositif de codage et le dispositif de décodage selon l'invention, de manière à effectuer des opérations de codage et de décodage. The same device can include both the coding device and the decoding device according to the invention, so as to perform coding and decoding operations.
Le dispositif de décodage comporte une source de données codées 30 qui comporte par exemple un circuit de réception associé à une mémoire tampon. The decoding device comprises a source of coded data 30 which comprises for example a reception circuit associated with a buffer memory.
Une première sortie 301 du circuit 30 est reliée à un circuit 31 de lecture d'indicateur IjXn dont une sortie 311 est reliée à un circuit de décodage 32. A first output 301 of circuit 30 is connected to a circuit 31 for reading an indicator IjXn, an output 311 of which is connected to a decoding circuit 32.
Le circuit de décodage 32 a une sortie 321 reliée à un circuit de reconstruction 33. Ce dernier a une sortie 331 reliée à un circuit 34 d'exploitation des données décodées, comportant par exemple des moyens de visualisation d'image. The decoding circuit 32 has an output 321 connected to a reconstruction circuit 33. The latter has an output 331 connected to a circuit 34 for processing the decoded data, comprising for example image display means.
Le circuit 30 fournit des données codées au circuit 31, qui détermine le mode de codage utilisé pour chacun des blocs en analysant l'indicateur Ij n. Circuit 30 supplies coded data to circuit 31, which determines the coding mode used for each of the blocks by analyzing the indicator Ij n.
Si l'indicateur l, indique que le bloc considéré est codé par mise à zéro, son décoda If the indicator l indicates that the block in question is coded by zeroing, its decoding
Le circuit de décodage 35 effectue des opérations inverses de celles du circuit de codage 3 et fournit la sous-bande décodée LLd3 au circuit de reconstruction 33. The decoding circuit 35 performs operations opposite to those of the coding circuit 3 and supplies the decoded sub-band LLd3 to the reconstruction circuit 33.
Selon un mode préféré de réalisation de l'invention, les circuits de décomposition en sous-bandes 2, de codage 3, de division en bloc 4, de codage 5 et 6, de comparaison 7 de liaison 8, de codage 9 et 10 et de traitement 11, tous inclus dans le dispositif de codage représenté à la figure 1, sont réalisés par un microprocesseur associé à des mémoires vives et mortes. According to a preferred embodiment of the invention, the sub-band decomposition circuits 2, coding 3, block division 4, coding 5 and 6, comparison 7 of link 8, coding 9 and 10 and 11, all included in the coding device shown in Figure 1, are made by a microprocessor associated with living and read only memories.
La mémoire morte comporte un programme pour coder chacun des blocs de données, et la mémoire vive comporte des registres adaptés à enregistrer des variables modifiées au cours de l'exécution du programme.The read-only memory includes a program for coding each of the data blocks, and the random access memory includes registers adapted to store variables modified during the execution of the program.
De même, les circuits de lecture 31, de décodage 32 et 35, de reconstruction 33, inclus dans le dispositif de décodage représenté à la figure 7, sont réalisés par un second microprocesseur associé à des mémoires vives et mortes. La mémoire morte comporte un programme pour décoder chacun des blocs de données, et la mémoire vive comporte des registres adaptés à enregistrer des variables modifiées au cours de l'exécution du programme. Similarly, the reading 31, decoding 32 and 35, reconstruction 33 circuits, included in the decoding device shown in FIG. 7, are produced by a second microprocessor associated with living and read-only memories. The read-only memory includes a program for decoding each of the data blocks, and the random access memory includes registers adapted to store variables modified during the execution of the program.
En référence à la figure 8, un procédé de codage selon l'invention d'une image IM, mis en oeuvre dans le dispositif de codage, comporte des étapes El à E17. With reference to FIG. 8, a method of coding according to the invention of an IM image, implemented in the coding device, comprises steps E1 to E17.
L'étape El est la décomposition en sous-bandes de l'image IM, comme représenté à la figure 4. L'étape El a pour résultat les sous-bandes
LL3, HL3, LH3 et HH3 de plus faible résolution RES3, les sous-bandes LH2, HL2,
HH2 de résolution intermédiaire RES2, et les sous-bandes LH1, HL1 et HH1 de plus haute résolution RES1.The step E1 is the decomposition into sub-bands of the image IM, as represented in FIG. 4. The step E1 results in the sub-bands
LL3, HL3, LH3 and HH3 of lower resolution RES3, the sub-bands LH2, HL2,
HH2 of intermediate resolution RES2, and the sub-bands LH1, HL1 and HH1 of higher resolution RES1.
La sous-bande LL3 est séparée des autres sous-bandes à l'étape suivante E2. The sub-band LL3 is separated from the other sub-bands in the next step E2.
L'étape E3 code la sous-bande LL3 selon un codage DPCM (Differential Pulse Code Modulation) et a pour résultat la sous-bande codée LLC3 qui est mémorisée et/ou transmise. Step E3 codes the LL3 sub-band according to DPCM (Differential Pulse Code Modulation) coding and results in the LLC3 coded sub-band which is stored and / or transmitted.
L'étape E3 est suivie par l'étape E4 qui est la division des autres sous-bandes en blocs Bj,ns comme représenté à la figure 5. Step E3 is followed by step E4 which is the division of the other sub-bands into blocks Bj, ns as shown in FIG. 5.
L'étape suivante E5 est une initialisation pour considérer la première sous-bande. Les sous-bandes sont prises en compte selon un ordre a priori quelconque, tout en étant prédéterminé. The next step E5 is an initialization to consider the first sub-band. The sub-bands are taken into account in any order a priori, while being predetermined.
L'étape suivante E6 est une initialisation pour considérer le premier bloc de la sous-bande courante. Les blocs dans la sous-bande courante sont pris en compte selon un ordre quelconque et prédéterminé. The next step E6 is an initialization to consider the first block of the current sub-band. The blocks in the current sub-band are taken into account in any order and predetermined.
L'étape E6 est suivie par l'étape E7 qui est le codage par mise à une valeur prédéterminée, ici zéro, des coefficients du bloc courant B. L'étape suivante E8 est le codage par un second mode de codage, ici quantification scalaire, du bloc courant Bi,n. Le second mode de codage peut être une pluralité de modes de codage. Step E6 is followed by step E7 which is the coding by setting to a predetermined value, here zero, the coefficients of the current block B. The next step E8 is coding by a second coding mode, here scalar quantization , from the current block Bi, n. The second coding mode can be a plurality of coding modes.
L'étape suivante E9 est la comparaison des deux modes de codage, pour le bloc courant, selon un critère prédéterminé. L'étape E9 détermine si le bloc courant Bi,n est à coder par mise à zéro ou par quantification codée en treillis. The next step E9 is the comparison of the two coding modes, for the current block, according to a predetermined criterion. Step E9 determines whether the current block Bi, n is to be coded by zeroing or by lattice coded quantization.
A cette fin, les sommes R1,i,n + #.D1,i,n et R2,i,n + #.D2,i,n sont calculées, où R1,j,n et RP,i,n sont les débits nécessaires pour transmettre le bloc courant codé par les deux modes, D1 i n et D2 i n sont les distorsions provoquées dans le bloc courant par les deux modes de codage, et X est un coefficient de réglage du rapport compression/distorsion. Comme exposé plus haut, les erreurs D1 jan et D2,i,n mesurent respectivement l'erreur quadratique apportée dans l'image reconstruite par le codage du bloc considéré, selon le premier et le second mode de codage. Le codage pour lequel la somme est la plus faible est sélectionné, pour le bloc courant. To this end, the sums R1, i, n + # .D1, i, n and R2, i, n + # .D2, i, n are calculated, where R1, j, n and RP, i, n are the rates required to transmit the current block coded by the two modes, D1 in and D2 in are the distortions caused in the current block by the two coding modes, and X is a coefficient for adjusting the compression / distortion ratio. As explained above, the errors D1 jan and D2, i, n respectively measure the quadratic error provided in the image reconstructed by the coding of the block considered, according to the first and the second coding mode. The coding for which the sum is the lowest is selected, for the current block.
A l'étape suivante E10, un indicateur Ijn est associé au bloc courant pour indiquer quel est le codage sélectionné à l'étape E9. L'indicateur l, est par exemple un bit qui est mis à zéro si le bloc considéré est codé par mise à zéro, et qui est mis à un si le bloc considéré est à coder par quantification codée en treillis. In the next step E10, an indicator Ijn is associated with the current block to indicate which is the coding selected in step E9. The indicator 1, is for example a bit which is set to zero if the block considered is coded by zero setting, and which is set to one if the block considered is to be coded by quantization coded in trellis.
L'étape suivante El 1 est la mémorisation de la valeur de l'indicateur li,n. The next step El 1 is the storage of the value of the indicator li, n.
Les étapes E12 et E14 sont des tests pour vérifier, respectivement si tous les blocs d'une sous-bande, et si toutes les sous-bandes ont été traités. The steps E12 and E14 are tests to check, respectively if all the blocks of a sub-band, and if all the sub-bands have been processed.
S'il reste au moins un bloc à traiter dans la sous-bande courante, l'étape E12 est suivie par l'étape E13 pour considérer le bloc suivant. L'étape E13 est suivie par l'étape E7 précédemment décrite.If at least one block remains to be processed in the current sub-band, step E12 is followed by step E13 to consider the next block. Step E13 is followed by step E7 previously described.
S'il reste au moins une sous-bande à traiter, l'étape E14 est suivie par l'étape E15 pour considérer la sous-bande suivante. L'étape E15 est suivie par l'étape E6 précédemment décrite. If at least one sub-band remains to be processed, step E14 is followed by step E15 to consider the next sub-band. Step E15 is followed by step E6 previously described.
Lorsque toutes les sous-bandes ont été traitées, il a été déterminé quel mode de codage est affecté à chacun des blocs, l'étape E14 est suivie de l'étape E16 à laquelle les blocs qui ne sont pas à coder par mise à zéro sont liés. Les blocs sont par exemple considérés de gauche à droite et de haut en bas, dans chaque bande de fréquence, les bandes de fréquence étant ellesmêmes considérées de gauche à droite et de haut en bas. L'étape E16 a pour résultat une suite de blocs à coder {Bm} En variante, l'étape E16 est réalisée avant l'étape E14, c'est-à-dire qu'une suite est formée pour chaque sousbande, chaque suite étant alors traitée indépendamment des autres suites. When all the sub-bands have been processed, it has been determined which coding mode is assigned to each of the blocks, step E14 is followed by step E16 in which the blocks which are not to be coded by zeroing are linked. The blocks are for example considered from left to right and from top to bottom, in each frequency band, the frequency bands being themselves considered from left to right and from top to bottom. Step E16 results in a series of blocks to be coded {Bm} As a variant, step E16 is carried out before step E14, that is to say that a series is formed for each subband, each series then being treated independently of the other sequences.
L'étape suivante E17 est le codage par quantification codée en treillis de la suite de blocs à coder. Le codage est effectué comme précédemment exposé (figure 6), et peut être suivi d'un codage entropique des suites binaires obtenues. The next step E17 is the coding by lattice coded quantization of the series of blocks to be coded. The coding is carried out as previously explained (FIG. 6), and can be followed by an entropy coding of the binary sequences obtained.
Le codage de l'image a ainsi pour résultat une sous-bande basse codée à part, des blocs codés par mise à zéro et des blocs liés puis codés par quantification codée en treillis. L'image codée peut être transmise et/ou mémorisée. The coding of the image thus results in a low sub-band coded separately, blocks coded by zeroing and blocks linked and then coded by quantization coded in trellis. The coded image can be transmitted and / or stored.
En référence à la figure 9, un procédé de décodage selon l'invention d'une image IM, mis en oeuvre dans le dispositif de décodage, comprend des étapes E20 à E30. With reference to FIG. 9, a method of decoding according to the invention of an IM image, implemented in the decoding device, comprises steps E20 to E30.
L'étape E20 est le décodage de la sous-bande basse LLC3 pour former une sous-bande basse décodée LLd3 qui est mémorisée. Step E20 is the decoding of the low subband LLC3 to form a decoded low subband LLd3 which is stored.
L'étape suivante E21 est une initialisation pour considérer la première sous-bande de détail à décoder. The next step E21 is an initialization to consider the first detail sub-band to be decoded.
L'étape E21 est suivie de l'étape E22 qui est une initialisation pour considérer le premier bloc à décoder dans la sous-bande courante. Les sousbandes sont décodées dans un ordre prédéterminé, par exemple le même ordre qu'au codage, et les blocs dans une sous-bande donnée sont décodés dans un ordre prédéterminé, par exemple le même ordre qu'au codage, bien que des ordres différents soient possibles. Step E21 is followed by step E22 which is an initialization to consider the first block to be decoded in the current sub-band. The subbands are decoded in a predetermined order, for example the same order as in coding, and the blocks in a given sub-band are decoded in a predetermined order, for example the same order as in coding, although different orders are possible.
L'étape suivante E23 est la lecture de l'indicateur Ij n pour déterminer quel mode de codage a été utilisé pour coder le bloc courant. The next step E23 is the reading of the indicator Ij n to determine which coding mode was used to code the current block.
L'étape E23 est suivie de l'étape E24 qui est le décodage du bloc courant. Si le bloc a été codé par mise à zéro, le décodage consiste à créer un bloc dont tous les coefficients sont à la valeur zéro. La taille du bloc créé dépend de la sous-bande en cours de décodage, et est par exemple déterminée par l'indice du bloc. Si le bloc a été codé par quantification codée en treillis, des opérations inverses de celles effectuées au codage sont effectuées. Les données de codage du bloc considéré sont extraites des suites d'indices et de transitions. Pour chaque symbole à décoder, la transition i(k) est lue pour déterminer un dictionnaire de vecteurs de code et l'indice j(k) est lu pour déterminer un vecteur de code dans ce dictionnaire. L'ensemble des symboles décodés forme un bloc décodé. Step E23 is followed by step E24 which is the decoding of the current block. If the block has been coded by zeroing, decoding consists in creating a block whose all the coefficients are at zero. The size of the block created depends on the sub-band being decoded, and is for example determined by the index of the block. If the block has been coded by lattice coded quantization, operations opposite to those performed in coding are performed. The coding data of the block in question is extracted from the sequences of indices and transitions. For each symbol to be decoded, the transition i (k) is read to determine a dictionary of code vectors and the index j (k) is read to determine a code vector in this dictionary. The set of decoded symbols forms a decoded block.
Le bloc décodé Bd1,n est mémorisé à l'étape suivante E25. The decoded block Bd1, n is stored in the next step E25.
Les étapes E26 et E28 sont des tests pour vérifier, respectivement si tous les blocs d'une sous-bande, et si toutes les sous-bandes ont été décodées. S'il reste au moins un bloc à décoder dans la sous-bande courante,
L'étape E26 est suivie par l'étape E27 pour considérer le bloc suivant. L'étape
E27 est suivie par l'étape E23 précédemment décrite. The steps E26 and E28 are tests to check, respectively if all the blocks of a sub-band, and if all the sub-bands have been decoded. If at least one block remains to decode in the current sub-band,
Step E26 is followed by step E27 to consider the next block. The stage
E27 is followed by step E23 previously described.
S'il reste au moins une sous-bande à décoder, l'étape E28 est suivie par l'étape E29 pour considérer la sous-bande suivante. L'étape E29 est suivie par l'étape E22 précédemment décrite. If at least one sub-band remains to be decoded, step E28 is followed by step E29 to consider the next sub-band. Step E29 is followed by step E22 previously described.
Lorsque toutes les sous-bandes ont été décodées, c'est-à-dire que la réponse est positive à l'étape E28, cette dernière étape est suivie de l'étape
E30 de construction de l'image décodée. Cette dernière peut ensuite être visualisée, par exemple.When all the sub-bands have been decoded, that is to say that the response is positive in step E28, this last step is followed by the step
E30 for construction of the decoded image. This can then be viewed, for example.
En variante, tous les blocs codés par mise à zéro sont décodés d'une part, et tous les blocs codés par quantification codée en treillis sont décodés d'autre part. As a variant, all the blocks coded by zeroing are decoded on the one hand, and all the blocks coded by quantization coded in trellis are decoded on the other hand.
Bien entendu, la présente invention n'est nullement limitée aux modes de réalisation décrits et représentés, mais englobe, bien au contraire, toute variante à la portée de l'homme du métier. Of course, the present invention is not limited to the embodiments described and shown, but encompasses, quite the contrary, any variant within the reach of ordinary skill in the art.
En particulier, I'invention peut aisément être appliquée à d'autres types de signaux. In particular, the invention can easily be applied to other types of signals.
Ces signaux peuvent être des signaux mono-dimensionnels tel que des sons, ou des relevés sismiques, ou encore des électrocardiogrammes ; en fonction de leur nature, l'analyse des signaux est réalisée selon des fréquences temporelles ou spatiales. These signals can be mono-dimensional signals such as sounds, or seismic readings, or even electrocardiograms; depending on their nature, the analysis of the signals is carried out according to temporal or spatial frequencies.
Ces signaux peuvent être tri-dimensionnels tels que des séquences vidéo représentées selon deux fréquences spatiales et une fréquence temporelle. On met alors en oeuvre une décomposition en sous-bandes de fréquence en dimension trois, et la décomposition du signal en vecteurs s'effectue également en dimension trois. These signals can be three-dimensional such as video sequences represented according to two spatial frequencies and one temporal frequency. A decomposition into frequency sub-bands in dimension three is then implemented, and the decomposition of the signal into vectors is also carried out in dimension three.
Pour un signal ayant des composantes dans plusieurs bandes de fréquences, tel qu'un signal d'image en couleur ayant des composantes rouge, verte et bleue, l'invention s'applique dans chacune des bandes de fréquence. For a signal having components in several frequency bands, such as a color image signal having red, green and blue components, the invention applies in each of the frequency bands.
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|---|---|---|---|
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|---|---|---|---|
| FR9800504A FR2773927B1 (en) | 1998-01-19 | 1998-01-19 | CODING AND DECODING OF DIGITAL SIGNALS |
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|---|---|
| FR (1) | FR2773927B1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2801743A1 (en) * | 1999-11-25 | 2001-06-01 | Canon Kk | Physical magnitudes representation digital signal coding by organizing second blocks of in set of 2D data and entropy coding in one coding mode of combined together data |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| FR2667745A1 (en) * | 1990-10-09 | 1992-04-10 | Thomson Csf | Method of synthesising sub-band filters with quantised coefficients and filter structures obtained by this method |
-
1998
- 1998-01-19 FR FR9800504A patent/FR2773927B1/en not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| FR2667745A1 (en) * | 1990-10-09 | 1992-04-10 | Thomson Csf | Method of synthesising sub-band filters with quantised coefficients and filter structures obtained by this method |
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| FR2773927B1 (en) | 2001-10-26 |
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|---|---|---|---|
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Effective date: 20140930 |