FR2778039A1 - Method of encoding digital images - Google Patents
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Abstract
Description
La présente invention concerne un dispositif et un procédé de codage d'unThe present invention relates to a device and a method for coding a
signal numérique. Elle concerne également un procédé et un digital signal. It also relates to a method and a
dispositif de décodage correspondants au procédé et au dispositif de codage. decoding 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 The purpose of coding is to compress the signal, which makes it possible to transmit, respectively memorize, the digital signal by reducing the transmission time, or the transmission rate, respectively by
réduisant la place mémoire utilisée. reducing the memory space used.
L'invention se situe dans le domaine de la compression avec perte The invention is in the field of lossy compression
de signaux numériques.digital signals.
Un procédé connu de codage de signal numérique, en l'occurrence d'une image numérique, est le codage par quantification codée en treillis qui 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/Publications.html. Ce procédé présente l'avantage de minimiser l'erreur de A known method for coding a digital signal, in this case a digital image, is coding by lattice coded quantization which 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 on the Internet at http://vail.ece.arizona.edu/Publications .html. This method has the advantage of minimizing the error of
quantification, grâce à l'utilisation du codage en treillis. quantification, through the use of trellis coding.
En outre, afin d'améliorer le rapport compression sur distorsion, les inventeurs ont combiné ce procédé avec un autre mode de codage. Dans ce cas, des blocs du signal à coder se voient attribués l'un ou l'autre mode de codage, de manière à sélectionner pour chaque bloc le mode de codage le plus approprié, c'est-à-dire fournissant le rapport compression sur distorsion le plus élevé. Par bloc, on entend ici un ensemble de coefficients extraits du signal pour former un vecteur. Le codage par quantification codée en treillis s'applique à une suite de blocs. Pour que ce codage soit optimal, il est nécessaire que la suite soit fixée et connue à l'avance. Cela signifie que pour attribuer de manière optimale ce mode à un bloc donné, il faudrait auparavant connaître l'ensemble des blocs auxquels ce mode est attribué, et donc connaître le résultat de l'attribution. Il y a donc une difficulté pour attribuer de manière optimale les modes de codage aux blocs et par conséquent pour obtenir un rapport compression sur distorsion In addition, in order to improve the compression-to-distortion ratio, the inventors have combined this method with another coding mode. In this case, blocks of the signal to be coded are assigned one or the other coding mode, so as to select for each block the most suitable coding mode, that is to say providing the compression ratio. highest distortion. By block, here is meant a set of coefficients extracted from the signal to form a vector. Lattice coded quantization coding applies to a series of blocks. For this coding to be optimal, the sequence must be fixed and known in advance. This means that to optimally assign this mode to a given block, it would first be necessary to know all the blocks to which this mode is assigned, and therefore to know the result of the assignment. There is therefore a difficulty in optimally assigning the coding modes to the blocks and therefore in obtaining a compression-to-distortion ratio.
le plus élevé possible.as high as possible.
La présente invention vise à remédier aux inconvénients de la technique antérieure, en fournissant un dispositif et un procédé de compression The present invention aims to remedy the drawbacks of the prior art, by providing a device and a compression method
de signal numérique qui offre un rapport compression sur distorsion élevé. digital signal offering a high compression-to-distortion ratio.
A cette fin, I'invention propose une optimisation itérative de l'attribution du codage par quantification codée en treillis et d'un autre mode de To this end, the invention proposes an iterative optimization of the allocation of coding by lattice coded quantization and of another mode of
codage, à des blocs formés dans un signal numérique. coding, to blocks formed in a digital signal.
Plus précisément, I'invention concerne un procédé de codage de signal numérique, caractérisé en ce qu'il comporte les étapes de: - division du signal en blocs, - mise à jour à laquelle est calculé un coût de codage de chacun des blocs, pour au moins un premier mode de codage et pour un mode de codage par quantification codée en treillis, - attribution de l'un des modes de codage à chacun des blocs, selon un critère d'attribution dépendant du coût de codage, - réitération des étapes de mise à jour et d'attribution, de manière à More specifically, the invention relates to a digital signal coding method, characterized in that it comprises the steps of: - dividing the signal into blocks, - updating at which a coding cost for each of the blocks is calculated, for at least a first coding mode and for a coding method by lattice coded quantization, - allocation of one of the coding modes to each of the blocks, according to an attribution criterion dependent on the coding cost, - reiteration of the update and allocation steps, so that
satisfaire un critère de convergence. satisfy a convergence criterion.
Corrélativement, l'invention propose un dispositif de codage de signal numérique, caractérisé en ce qu'il comporte: - des moyens de division de signal numérique en blocs, - des moyens de mise à jour adaptés à calculer un coût de codage de chacun des blocs, pour au moins un premier mode de codage et pour un mode de codage par quantification codée en treillis, des moyens d'attribution de l'un des modes de codage à chacun des blocs, selon un critère d'attribution dépendant du coût de codage, les moyens de mise à jour et d'attribution étant adaptés à être mis en Correlatively, the invention proposes a digital signal coding device, characterized in that it comprises: - means for dividing digital signal into blocks, - updating means adapted to calculate a coding cost for each of the blocks, for at least a first coding mode and for a coding mode by lattice coded quantization, means for allocating one of the coding modes to each of the blocks, according to an allocation criterion depending on the cost of coding, the updating and attribution means being adapted to be implemented
oeuvre de manière itérative, de manière à satisfaire un critère de convergence. works iteratively, so as to satisfy a convergence criterion.
Le procédé et le dispositif selon l'invention permettent d'obtenir un rapport compression sur distorsion élevé. En effet, grâce aux itérations de mise à jour et d'attribution, I'invention améliore l'attribution des modes de codage aux The method and the device according to the invention make it possible to obtain a high compression-to-distortion ratio. Indeed, thanks to the iterations of updating and attribution, the invention improves the attribution of the coding modes to
blocs. Ces derniers sont ainsi codés de manière plus adaptée. blocks. The latter are thus coded in a more suitable manner.
Selon une caractéristique préférée, le coût de codage de chaque bloc est une somme pondérée du débit et de l'erreur de codage du bloc considéré. Ce coût de codage est simple à mettre en oeuvre et donne des According to a preferred characteristic, the coding cost of each block is a weighted sum of the bit rate and of the coding error of the block considered. This coding cost is simple to implement and gives
résultats satisfaisants.satisfactory results.
Selon une autre caractéristique préférée, à une itération donnée, le calcul du coût de codage pour le mode de codage par quantification codée en treillis d'un bloc considéré quelconque, auquel a été attribué le mode de codage par quantification codée en treillis, comporte les étapes de: liaison des blocs auxquels a été attribué le mode de codage par quantification codée en treillis, pour former une suite de blocs, - codage de la suite de blocs par quantification codée en treillis d'une suite de coefficients extraits des blocs liés, According to another preferred characteristic, at a given iteration, the calculation of the coding cost for the coding mode by lattice coded quantization of any block considered, to which the coding mode by lattice coding quantification has been assigned, comprises the stages of: linking of the blocks to which the coding method by lattice coded quantization has been assigned, to form a series of blocks, - coding of the series of blocks by lattice coded quantification of a series of coefficients extracted from the linked blocks,
- extraction du débit et de l'erreur de codage du bloc considéré. - extraction of the bit rate and the coding error of the block considered.
Ce calcul permet de déterminer précisément le coût de codage tel This calculation makes it possible to precisely determine the cost of coding as
que défini.than defined.
Selon une caractéristique préférée, à une itération donnée, le coût de codage pour le mode de codage par quantification codée en treillis d'un bloc considéré quelconque, auquel a été attribué le premier mode de codage, est le coût de codage pour le mode de codage par quantification codée en treillis du bloc, calculé lors de la dernière itération au cours de laquelle le mode de According to a preferred characteristic, at a given iteration, the coding cost for the coding mode by lattice coded quantization of any block considered, to which the first coding mode has been allocated, is the coding cost for the coding mode. coding by lattice coded quantization of the block, calculated during the last iteration during which the mode of
codage par quantification codée en treillis était attribué au bloc. lattice coded quantization coding was assigned to the block.
Selon une caractéristique préférée, le critère d'attribution minimise le coût de codage. L'attribution d'un mode de codage à un bloc revient à comparer deux coûts de codage et à sélectionner le mode de codage associé According to a preferred characteristic, the award criterion minimizes the cost of coding. Assigning a coding mode to a block means comparing two coding costs and selecting the associated coding mode
au coût le plus faible.at the lowest cost.
Selon une caractéristique préférée, le procédé de codage comporte en outre une étape d'initialisation à laquelle le mode de codage par quantification codée en treillis est attribué à chacun des blocs. Cette étape permet de calculer un premier coût de codage par quantification codée en According to a preferred characteristic, the coding method further comprises an initialization step to which the coding mode by lattice coded quantization is assigned to each of the blocks. This step makes it possible to calculate a first coding cost by quantization coded in
treillis pour chacun des blocs.trellis for each of the blocks.
Selon une caractéristique préférée, le critère de convergence est satisfait lorsque les mêmes modes de codage sont respectivement attribués aux mêmes blocs à deux itérations successives de l'étape d'attribution. Ce According to a preferred characteristic, the convergence criterion is satisfied when the same coding modes are respectively allocated to the same blocks in two successive iterations of the allocation step. This
critère est fiable tout en étant simple à mettre en oeuvre. criterion is reliable while being simple to implement.
Selon une caractéristique préférée, un indicateur est associé à chaque bloc pour indiquer quel mode de codage est attribué à chaque bloc. Cet According to a preferred characteristic, an indicator is associated with each block to indicate which coding mode is assigned to each block. This
indicateur est ensuite utilisé lors du décodage des blocs. flag is then used when decoding the blocks.
Selon une caractéristique préférée, le premier mode de codage est une mise à une valeur prédéterminée des coefficients du bloc. Ce mode de codage présente les avantages d'être une bonne approximation des blocs contenant peu d'information, d'être très simple à mettre en oeuvre et d'avoir un According to a preferred characteristic, the first coding mode is a setting to a predetermined value of the coefficients of the block. This coding mode has the advantages of being a good approximation of blocks containing little information, of being very simple to implement and of having a
débit de codage associé qui est nul. associated coding rate which is zero.
L'invention concerne également un procédé de décodage d'un signal numérique codé, ledit signal comportant des représentations codées de blocs formés dans le signal d'origine, chaque représentation codée comportant au moins un indicateur représentatif soit d'un premier mode de codage soit d'un mode de codage par quantification codée en treillis, caractérisé en ce qu'il comporte les étapes de: - lecture de la valeur de l'indicateur, - décodage des représentations codées, en fonction de la valeur de The invention also relates to a method of decoding a coded digital signal, said signal comprising coded representations of blocks formed in the original signal, each coded representation comprising at least one indicator representative of either a first coding mode or a coding mode by lattice coded quantization, characterized in that it comprises the steps of: - reading the value of the indicator, - decoding the coded representations, as a function of the value of
l'indicateur respectif.the respective indicator.
Corrélativement, I'invention concerne un dispositif de décodage d'un signal numérique codé, ledit signal comportant des représentations codées de blocs formés dans le signal d'origine, chaque représentation codée comportant au moins un indicateur représentatif soit d'un premier mode de codage soit d'un mode de codage par quantification codée en treillis, caractérisé en ce qu'il comporte: - des moyens de lecture de la valeur de l'indicateur, - des moyens de décodage des représentations codées, en fonction Correlatively, the invention relates to a device for decoding a coded digital signal, said signal comprising coded representations of blocks formed in the original signal, each coded representation comprising at least one indicator representative of a first coding mode either of a coding method by lattice coded quantization, characterized in that it comprises: - means for reading the value of the indicator, - means for decoding the coded representations, depending
de la valeur de l'indicateur respectif. the value of the respective indicator.
Le procédé et le dispositif de décodage permettent de reconstruire le signal, par exemple dans un appareil récepteur correspondant à un appareil The decoding method and device make it possible to reconstruct the signal, for example in a receiving device corresponding to a device
émetteur dans lequel le signal a été codé selon l'invention. transmitter in which the signal has been coded according to the invention.
L'invention vise aussi un appareil de traitement de signal numérique, comportant des moyens de mise en oeuvre du procédé de codage, ou du procédé de décodage, ou encore comportant le dispositif de codage, ou le The invention also relates to a digital signal processing apparatus, comprising means for implementing the coding method, or the decoding method, or also comprising the coding device, or the
dispositif de décodage, tels qu'exposés ci-dessus. decoding device, as set out above.
Les avantages du dispositif de codage, des dispositif et procédé de décodage, de cet appareil de traitement de signal numérique, sont identiques à The advantages of the coding device, the decoding device and method, of this digital signal processing apparatus, are identical to
ceux du procédé de codage précédemment exposés. those of the coding method previously exposed.
Un moyen de stockage d'information, lisible par un ordinateur ou par un microprocesseur, intégré ou non au dispositif, éventuellement amovible, mémorise un programme mettant en oeuvre le procédé de codage, An information storage means, readable by a computer or by a microprocessor, integrated or not in the device, possibly removable, stores a program implementing the coding process,
respectivement de décodage.decoding respectively.
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 est un bloc diagramme d'un mode de réalisation d'un dispositif de codage de signal numérique selon l'invention; - la figure 2 est un circuit de décomposition en sous-bandes de fréquence, inclus dans le dispositif de la figure 1; - la figure 3 est une image numérique à coder par le dispositif de codage selon l'invention; - la figure 4 est une image décomposée en sous-bandes par le circuit de la figure 2; - la figure 5 est 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 est un bloc diagramme d'un mode de réalisation d'un dispositif de décodage selon l'invention; - la figure 8 est un algorithme de codage d'un signal numérique selon l'invention; - la figure 9 est un algorithme de décodage d'un signal numérique 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 is a block diagram of an embodiment of a device digital signal coding according to the invention; - Figure 2 is a decomposition circuit into frequency sub-bands, included in the device of Figure 1; - Figure 3 is a digital image to be coded by the coding device according to the invention; - Figure 4 is an image broken down into sub-bands by the circuit of Figure 2; - Figure 5 is 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 is a block diagram of an embodiment of a decoding device according to the invention; - Figure 8 is an algorithm for coding a digital signal according to the invention; - Figure 9 is an algorithm for decoding a digital signal
selon l'invention.according to 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 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 camera, or a digital camcorder, or a database management system, or
encore un ordinateur.still a computer.
Le signal numérique à compresser SI est dans ce mode particulier The digital signal to be compressed SI is in this particular mode
de réalisation une suite d'échantillons numériques représentant une image. 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 analogiquenumérique. Une sortie 11 de la source de signal est reliée à un circuit d'analyse, ou de décomposition en sous-bandes 2. Le circuit de décomposition 2 possède des sorties 21 qui sont reliées à un circuit de division en blocs 4. Le circuit 4 a des sorties 41 reliées à 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 or sub-band decomposition circuit 2. The decomposition circuit 2 has outputs 21 which are connected to a block division circuit 4. The circuit 4 has outputs 41 connected to
un circuit de codage 5.a coding circuit 5.
Le circuit de codage 5 comporte plusieurs circuits de codage, par exemple un premier et un second circuits 51 et 53, qui codent les blocs reçus du circuit 4 selon un premier et un second modes de codage. Le premier mode de codage est ici une mise à une valeur prédéterminée des coefficients des blocs, et le second mode de codage est une quantification codée en treillis d'une suite de symboles extraits des blocs, dit codage TCQ d'après l'Anglais "Treillis Coded Quantization". La quantification codée en treillis est précédée d'une liaison des blocs à coder, cette liaison étant réalisée par un circuit de liaison 52 relié en entrée du circuit de codage 53. Un circuit de codage The coding circuit 5 comprises several coding circuits, for example a first and a second circuit 51 and 53, which code the blocks received from the circuit 4 according to a first and a second coding mode. The first coding mode here is a setting to a predetermined value of the coefficients of the blocks, and the second coding mode is a lattice coded quantization of a series of symbols extracted from the blocks, called TCQ coding from the English " Coded Quantization Lattice ". The lattice coded quantization is preceded by a link of the blocks to be coded, this link being produced by a link circuit 52 connected at the input of the coding circuit 53. A coding circuit
entropique 54 est relié en sortie du circuit de codage 53. entropy 54 is connected at the output of the coding circuit 53.
Une sortie 51 du circuit 5 est reliée à un circuit de traitement 8, qui An output 51 of circuit 5 is connected to a processing circuit 8, which
est par exemple un circuit de transmission, ou une mémoire. is for example a transmission circuit, or a memory.
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 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 one pixel
de l'image IM, ici à 256 niveaux de gris, ou image noir et blanc. of the IM image, here at 256 gray levels, or black and white image.
Le circuit de décomposition en sous-bandes 2, ou circuit d'analyse, est 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 comporte trois blocs successifs d'analyse pour décomposer l'image IM The sub-band decomposition circuit 2, or analysis circuit, is a conventional set of filters, respectively associated with decimators in pairs, which filter the image signal in two directions, in high and low sub-bands spatial frequencies. According to FIG. 2, circuit 2 comprises three successive analysis blocks for decomposing the IM image
en des sous-bandes selon trois niveaux de résolution. in sub-bands according to three levels of resolution.
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. Le premier bloc d'analyse reçoit le signal numérique d'image et I'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 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. 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 resulting filtered signal passes through a decimator with two respective 230, 240, 250 and 260. The first block outputs four sub-bands LL1, LH1, HL1 and HH1 with the highest RES1 resolution
dans la décomposition.in 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 The LL1 sub-band comprises the components, or coefficients, of low frequency, in both directions, of the image signal. The LH1 sub-band comprises the low-frequency components according to a first
direction et de haute fréquence selon une seconde direction, du signal d'image. direction and 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 The HL1 sub-band comprises the high frequency components in the first direction and the low frequency components in the second direction. Finally, the HH1 sub-band contains the high
fréquence selon les deux directions. frequency in both directions.
Chaque sous-bande est une image construite 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, Each sub-band is an image constructed from the original image, which contains information corresponding to a respectively vertical, horizontal and diagonal orientation of the contours of the image,
dans une bande de fréquence donnée. in a given frequency band.
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, 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, LH3, HL3 and HH3 sub-bands, with the lowest RES3 resolution in the decomposition,
résultant du découpage en sous-bandes de la sous-bande LL2. resulting from the division into sub-bands of the sub-band LL2.
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 sous- The decomposition performed by circuit 2 is such that a sub-
bande d'une résolution donnée est découpée en quatre sous-bandes de résolution inférieure et a donc quatre fois plus de coefficients que chacune des band of a given resolution is cut into four sub-bands of lower resolution and therefore has four times more coefficients than each of the
sous-bandes de résolution inférieure. lower resolution sub-bands.
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 sousbandes 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 A digital IM image at the output of image source 1 is represented schematically 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 levels of resolution, by circuit 2. The IMD image contains as much information as the original IM image, but the information is
fréquentiellement découpée selon trois niveaux de résolution. frequently divided according to three levels of resolution.
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 RES1 The lower resolution level RES3 comprises 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 RES1
comporte les sous-bandes de plus haute fréquence HL1, LH1 et HH1. includes the higher frequency sub-bands HL1, LH1 and HH1.
Les sous-bandes différentes de la sous-bande LL3 sont des sous- The different sub-bands of the LL3 sub-band are sub-
bandes de détail.retail tapes.
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 Of course, the number of levels of resolution, and consequently of sub-bands, can be chosen differently, for example 13 sub-bands and four levels of resolution, 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
dimension du signal traité.dimension of the signal processed.
Les sous-bandes formées par le circuit 2 sont fournies au circuit de division 4, selon un ordre de sous-bande a priori quelconque, mais prédéterminé. Il est a noter que la décomposition en sous-bandes de fréquence du signal n'est pas essentielle pour l'invention, qui peut être mise en oeuvre pour The sub-bands formed by the circuit 2 are supplied to the division circuit 4, according to an a priori arbitrary but predetermined sub-band order. It should be noted that the decomposition into frequency sub-bands of the signal is not essential for the invention, which can be implemented for
un signal numérique qui n'a pas été décomposé en sous-bandes. a digital signal that has not been broken down into sub-bands.
Il est à noter également qu'une sous-bande du signal numérique est elle-même un signal numérique, et que selon l'invention, elle est traitée It should also be noted that a sub-band of the digital signal is itself a digital signal, and that according to the invention, it is processed
indépendamment des autres sous-bandes. independently of the other sub-bands.
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 Bp,, o l'indice p 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 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 Bp ,, where the index p 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. Of
manière générale, un bloc est un ensemble de coefficients extraits de la sous- generally, a block is a set of coefficients extracted from the sub-
bande pour former un vecteur.strip 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 The order of the blocks is a priori arbitrary, but predetermined. For practical reasons, blocks are ordered in the same way in
toutes les sous-bandes, par exemple de gauche a droite et de haut en bas. all 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 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
de la résolution RES2 à la résolution RES3. from resolution RES2 to resolution RES3.
Cette division est simple à mettre en oeuvre, puisque toutes les sousbandes 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 This division is simple to implement, since all the subbands are divided into the same number of blocks. However, for the implementation of the invention, the number and the format of the blocks can be
différents d'une résolution à l'autre et d'une sous-bande à l'autre. different from one resolution to another and from one sub-band to another.
Le circuit de codage 5 code chaque bloc Bp,n fourni par le circuit 4. A cette fin, le circuit de codage sélectionne le premier ou le second mode de The coding circuit 5 codes each block Bp, n supplied by the circuit 4. To this end, the coding circuit selects the first or the second mode of
codage, comme détaillé dans la suite. coding, as detailed below.
Le premier mode de codage (circuit 51) 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 réduit. Cependant, I'erreur de The first coding mode (circuit 51) consists in setting 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 reduced transmission rate. However, the error of
codage risque d'être grande si le bloc considéré n'est pas d'énergie faible. coding is likely to be large if the block considered is not of low energy.
Comme représenté à la figure 6, le second mode de codage est une quantification codée en treillis. Le circuit de liaison 52 reçoit les blocs qui sont à coder par quantification codée en treillis et lie ces blocs de manière à former une suite de blocs {Bm}l, 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. Le As shown in FIG. 6, the second coding mode is a lattice coded quantization. The link circuit 52 receives the blocks which are to be coded by lattice coded quantization and links these blocks so as to form a series of blocks {Bm} l, m being an integer between 1 and M, and M being the number of blocks of 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
circuit 52 fournit cette suite au circuit de codage 53. circuit 52 provides this continuation to coding circuit 53.
Le circuit 53 comporte un circuit 531 de codage selon l'algorithme de Viterbi, un registre à décalage 532, un circuit de sélection de dictionnaire 533 et des moyens de mémoire 534 pour mémoriser des dictionnaires de vecteurs de The circuit 53 comprises a coding circuit 531 according to the Viterbi algorithm, a shift register 532, a dictionary selection circuit 533 and memory means 534 for storing vector dictionaries of
code.coded.
Le codage par quantification codée en treillis est décrit par exemple The coding by lattice coded quantization is described for example
dans l'article intitulé "Trellis Coded Quantization of Memoryless and Gauss- in the article titled "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 I'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/Publications.html. De manière générale le circuit de codage 53 code une suite de symboles {Sk} pour fournir deux flux binaires i(k) et j(k), o 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 de blocs Bp,n, éventuellement quantifiés, fournis par le Markov Sources "by MW Marcellin and TR Fischer, published in IEEE Transactions on Communications, Vol. 38, no 1, January 1990, as well as in the article" Universal Trellis Coded Quantization by JH Kasner, MW Marcellin and BR Hunt, available by Internet at http://vail.ece.arizona.edu/Publications.html. In general, the coding circuit 53 codes a sequence of symbols {Sk} to provide two bit streams i (k) and j (k), where i (k) represents a sequence of transitions and j (k) represents a sequence of indices of code vector dictionaries. In the context of the invention, the symbols sk are the coefficients extracted from blocks Bp, n, possibly quantified, provided by the
circuit 4.circuit 4.
Le fonctionnement du circuit 53 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 The operation of circuit 53 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
identifié par les deux valeurs binaires i(k-2) et i(k-1). 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 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
représentant le dictionnaire auquel il appartient. 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 531 met en oeuvre un algorithme de Viterbi pour déterminer un chemin optimal dans le The possible transitions of the finite state machine, for the series of symbols to be coded, form a regular structure, or trellis. Circuit 531 implements a Viterbi algorithm to determine an optimal path in the
treillis.trellis.
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 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 subsequently by
transitions i(k).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 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 for
définir les huit états. Chaque état est associé à deux dictionnaires. define the eight states. Each state is associated with two dictionaries.
Dans tous les cas, le circuit 53 fournit les deux flux binaires i(k) et j(k) au circuit de codage entropique 54 qui les combine et réalise un codage In all cases, the circuit 53 supplies the two bit streams i (k) and j (k) to the entropy coding circuit 54 which combines them and performs coding.
entropique de la combinaison.entropy of the combination.
Un indicateur Ipn est associé à chacun des blocs pour indiquer quel est le mode de codage sélectionné par le circuit 5. L'indicateur Ip, est par exemple un mot dont la valeur représente le codage sélectionné. La sélection du mode de codage est réalisée par itération et est détaillée dans la suite An indicator Ipn is associated with each of the blocks to indicate which is the coding mode selected by the circuit 5. The indicator Ip, is for example a word whose value represents the selected coding. The selection of the coding mode is carried out by iteration and is detailed below.
(figure 8).(figure 8).
Le circuit 5 transmet au circuit de traitement 8 les indicateurs Ip,n de The circuit 5 transmits to the processing circuit 8 the indicators Ip, n of
chacun des blocs codés, associés à la suite codée des blocs. each of the coded blocks, associated with the coded sequence of blocks.
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 200, qui est par exemple un lecteur d'image numérique, ou de séquence vidéo numérique, ou un système 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 200, which is for example a digital image player, or digital video sequence player, or a system
de gestion de base de données, ou encore un ordinateur. database management, 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 The same device can include both the coding device and the decoding device according to the invention, so as to perform
opérations de codage et de décodage. coding and decoding operations.
Le dispositif de décodage comporte une source de données codées qui comporte par exemple un circuit de réception associé à une mémoire tampon. Une sortie 20, du circuit 20 est reliée à un circuit 21 de lecture The decoding device comprises a source of coded data which comprises for example a reception circuit associated with a buffer memory. An output 20 of circuit 20 is connected to a reading circuit 21
d'indicateur Ip,n dont une sortie 214 est reliée à un circuit de décodage 22. indicator Ip, n, one output 214 of which is connected to a decoding circuit 22.
Le circuit de décodage 22 a une sortie 221 reliée à un circuit de reconstruction 23. Ce dernier a une sortie 231 reliée à un circuit 24 d'exploitation des données décodées, comportant par exemple des moyens de The decoding circuit 22 has an output 221 connected to a reconstruction circuit 23. The latter has an output 231 connected to a circuit 24 for processing the decoded data, comprising for example means for
visualisation d'image.image viewing.
Le circuit 20 fournit des données codées au circuit 21, qui détermine Circuit 20 provides coded data to circuit 21, which determines
le mode de codage utilisé pour chacun des blocs en analysant l'indicateur Ip,n. the coding mode used for each of the blocks by analyzing the indicator Ip, n.
Si l'indicateur Ip,n indique que le bloc considéré est codé par mise à zéro, son 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 If the indicator Ip, n indicates that the block considered is coded by zeroing, its decoding consists in creating a block whose all the coefficients are at the value zero. The size of the block created depends on the sub-band being
décodage.decoding.
Si l'indicateur Ipn indique que le bloc considéré est codé par quantification codée en treillis, le circuit 22 effectue globalement des opérations inverses de celles effectuées au codage. Pour chaque symbole a décoder, la transition i(k) est décodée pour déterminer un dictionnaire de vecteurs de code et l'indice j(k) est décodé pour déterminer un vecteur de code dans ce If the indicator Ipn indicates that the block considered is coded by lattice coded quantization, the circuit 22 globally performs operations opposite to those performed in coding. For each symbol to be decoded, the transition i (k) is decoded to determine a dictionary of code vectors and the index j (k) is decoded to determine a code vector in this
dictionnaire. L'ensemble des symboles décodés forme un bloc décodé. dictionary. The set of decoded symbols forms a decoded block.
Le circuit 22 fournit les blocs décodés Bdp,, au circuit de reconstruction 23, qui est un circuit de synthèse correspondant au circuit d'analyse 2 décrit précédemment et reconstruit l'image IMd correspondant aux The circuit 22 supplies the decoded blocks Bdp ,, to the reconstruction circuit 23, which is a synthesis circuit corresponding to the analysis circuit 2 described above and reconstructs the image IMd corresponding to the
sous-bandes décodées.decoded sub-bands.
Selon un mode préféré de réalisation de l'invention, les circuits de décomposition en sous-bandes 2, de division en bloc 4, de codage 5 et de traitement 8, tous inclus dans le dispositif de codage représenté à la figure 1, According to a preferred embodiment of the invention, the sub-band decomposition circuits 2, block division 4, coding 5 and processing 8, all included in the coding device represented in FIG. 1,
sont réalisés par un microprocesseur associé à des mémoires vives et mortes. are produced by a microprocessor associated with living and read-only memories.
La mémoire morte comporte un programme selon l'invention pour coder chacun des blocs de données, et la mémoire vive comporte des registres adaptés à The read only memory comprises a program according to the invention for coding each of the data blocks, and the random access memory comprises registers adapted to
enregistrer des variables modifiées au cours de l'exécution du programme. save variables changed during program execution.
Le programme de codage peut être mémorisé en totalité ou en partie dans tout moyen de stockage d'information capable de coopérer avec le microprocesseur. Ce moyen de stockage est lisible par un ordinateur ou par un microprocesseur. Ce moyen de stockage est intégré ou non au dispositif, et peut être amovible. Par exemple, il peut comporter une bande magnétique, une The coding program can be stored in whole or in part in any information storage means capable of cooperating with the microprocessor. This storage means can be read by a computer or by a microprocessor. This storage means is integrated or not to the device, and can be removable. For example, it may include a magnetic strip, a
disquette, ou un CR-ROM (disque compact à mémoire figée). floppy disk, or a CR-ROM (compact disk with frozen memory).
De même, les circuits de lecture 21, de décodage 22, de reconstruction 23, inclus dans le dispositif de décodage représenté à la figure 6, sont réalisés par un second microprocesseur associé à des mémoires vives et mortes. La mémoire morte comporte un programme selon l'invention pourdécoder chacun des blocs de données, et la mémoire vive comporte des registres adaptés à enregistrer des variables modifiées au cours de l'exécution Similarly, the reading 21, decoding 22, reconstruction 23 circuits, included in the decoding device shown in FIG. 6, are produced by a second microprocessor associated with living and read only memories. The read-only memory comprises a program according to the invention for decoding each of the data blocks, and the random access memory comprises registers suitable for recording variables modified during execution
du programme.from the program.
Le programme de décodage peut être mémorisé en totalité ou en partie dans tout moyen de stockage d'information capable de coopérer avec le microprocesseur. Ce moyen de stockage est lisible par un ordinateur ou par un microprocesseur. Ce moyen de stockage est intégré ou non au dispositif, et peut être amovible. Par exemple, il peut comporter une bande magnétique, une The decoding program can be stored in whole or in part in any information storage means capable of cooperating with the microprocessor. This storage means can be read by a computer or by a microprocessor. This storage means is integrated or not to the device, and can be removable. For example, it may include a magnetic strip, a
disquette, ou un CR-ROM (disque compact à mémoire figée). floppy disk, or a CR-ROM (compact disk with frozen memory).
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 E1 à E9. Le procédé de codage utilise deux modes de codage 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 E9. The coding process uses two coding modes
attribuables aux blocs en fonction d'un critère. attributable to blocks according to a criterion.
L'étape E1 est la décomposition en sous-bandes de l'image IM, comme représenté à la figure 4. L'étape E1 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. Comme exposé plus haut, la décomposition en Step E1 is the decomposition into sub-bands of the image IM, as shown in FIG. 4. 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. As explained above, the decomposition into
sous-bande n'est pas essentielle pour l'invention. sub-band is not essential for the invention.
L'étape E1 est suivie par l'étape E2 qui est la division des sous- Step E1 is followed by step E2 which is the division of the sub-
bandes en blocs Bpn, comme représenté à la figure 5. strips in Bpn blocks, as shown in Figure 5.
L'étape suivante E3 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. Chaque sous-bande est traitée The next step E3 is an initialization to consider the first sub-band. The sub-bands are taken into account in any order a priori, while being predetermined. Each sub-band is processed
indépendamment des autres sous-bandes. independently of the other sub-bands.
L'étape suivante E4 est une initialisation à laquelle l'indicateur Ipn de chacun des blocs Bp.n de la sous-bande courante est mis à une valeur indiquant que le bloc est codé par le second mode de codage, à savoir par The next step E4 is an initialization at which the indicator Ipn of each of the blocks Bp.n of the current sub-band is set to a value indicating that the block is coded by the second coding mode, namely by
quantification codée en treillis.lattice coded quantization.
L'étape E4 est suivie par l'étape E5 qui est la mise à jour des débits Step E4 is followed by step E5 which is the updating of flow rates
et des distorsions, pour chacun des blocs de la sous-bande considérée. and distortions, for each of the blocks of the sub-band considered.
A cette étape, sont calculés et mémorisés: - le débit RIp,n associé au codage du bloc Bpn par mise à zéro, - la distorsion D1,p,, associée au codage du bloc Bpn par mise à zéro, - le débit R2,pn associé au codage du bloc Bpn par quantification codée en treillis, et - la distorsion D2,pn associée au codage du bloc Bp, par At this stage, the following are calculated and stored: - the bit rate RIp, n associated with the coding of the block Bpn by zeroing, - the distortion D1, p ,, associated with the coding of the block Bpn by zeroing, - the bit rate R2, pn associated with the coding of the block Bpn by lattice coded quantization, and - the distortion D2, pn associated with the coding of the block Bp, by
quantification codée en treillis.lattice coded quantization.
Le débit R1,p., associé au codage du bloc Bp, par mise à zéro est nul. La distorsion D1lpn associée au codage du bloc Bpn par mise à zéro est égale à l'erreur quadratique du bloc. Ces deux quantités sont calculées une seule fois, lors du premier passage par l'étape E5. En effet, ces quantités ne The flow R1, p., Associated with the coding of the block Bp, by zeroing is zero. The distortion D1lpn associated with the coding of the block Bpn by zeroing is equal to the quadratic error of the block. These two quantities are calculated only once, during the first passage through step E5. These quantities do not
varient pas au cours des itérations ultérieures de codage. not vary during subsequent iterations of coding.
Pour déterminer le débit R2,p,n et la distorsion D2,p,n associés au codage du bloc Bp,n par quantification codée en treillis, il faut considérer deux cas. Dans le premier cas, I'indicateur Ip,n du bloc Bp,n indique que le bloc To determine the rate R2, p, n and the distortion D2, p, n associated with the coding of the block Bp, n by quantization coded in trellis, it is necessary to consider two cases. In the first case, the indicator Ip, n of the block Bp, n indicates that the block
est à coder par quantification codée en treillis. is to be coded by lattice coded quantization.
Les blocs qui sont à coder par quantification codée en treillis sont liés de manière à former une suite de blocs à coder {B4,}. Les blocs sont par exemple considérés de gauche à droite et de haut en bas, dans la bande de fréquence. Le bloc Bp,n fait alors partie de cette suite de blocs à coder par quantification codée en treillis. Le codage de la suite de blocs est réalisé, comme précédemment exposé (figure 6). A la première itération, tous les blocs de la sous-bande considérée font partie de la suite à coder par quantification The blocks which are to be coded by lattice coded quantization are linked so as to form a series of blocks to be coded {B4,}. The blocks are for example considered from left to right and from top to bottom, in the frequency band. The block Bp, n then forms part of this series of blocks to be coded by lattice coded quantization. The coding of the block sequence is carried out, as previously explained (FIG. 6). At the first iteration, all the blocks of the sub-band considered are part of the sequence to be coded by quantization
codée en treillis.trellis coded.
Le débit de codage du bloc Bp,, est déterminé. Pour cela, on détermine l'entropie de la suite codée et on extrait la contribution du bloc considéré. La distorsion de codage du bloc Bp,, est déterminée par rapport au The coding rate of the block Bp ,, is determined. For this, the entropy of the coded sequence is determined and the contribution of the block considered is extracted. The coding distortion of the block Bp ,, is determined relative to the
bloc d'origine.original block.
L'erreur D2,pn mesure l'erreur quadratique induite dans l'image reconstruite par le codage du bloc considéré. Dans le cas o la décomposition en sous-bande est orthogonale, I'erreur D2,pn est égale à l'erreur quadratique The error D2, pn measures the quadratic error induced in the image reconstructed by the coding of the block considered. In the case where the subband decomposition is orthogonal, the error D2, pn is equal to the quadratic error
entre le bloc original et le bloc reconstruit. between the original block and the reconstructed block.
Dans le second cas, I'indicateur Ipn du bloc Bpn indique que le bloc est à coder par le premier mode de codage, soit par mise à zéro. Il ne fait pas partie de la suite de blocs à coder par quantification codée en treillis. Le débit et la distorsion de codage par le deuxième mode de codage (quantification codée en treillis) sont estimés par leur valeur respective déterminée et mémorisée lors de la dernière itération au cours de laquelle le bloc considéré In the second case, the indicator Ipn of the block Bpn indicates that the block is to be coded by the first coding mode, ie by zeroing. It is not part of the series of blocks to be coded by lattice coded quantization. The coding rate and distortion by the second coding mode (trellis coded quantization) are estimated by their respective value determined and stored during the last iteration during which the block considered
se trouvait dans une suite de blocs à coder par quantification codée en treillis. was in a series of blocks to be coded by lattice coded quantization.
L'étape suivante E6 est l'attribution, pour chacun des blocs de la sousbande en cours de traitement, du mode de codage qui lui est le plus adapté, en fonction d'un critère. Le critère consiste à minimiser un coût de The next step E6 is the allocation, for each of the blocks of the subband being processed, of the coding mode which is most suitable for it, according to a criterion. The criterion consists in minimizing a cost of
codage, qui est de manière générale une fonction du débit et de la distorsion. coding, which is generally a function of bit rate and distortion.
Selon un mode préféré de réalisation, le coût de codage est la somme Rj. pn + o.D,p,n, o X, est un coefficient de réglage du rapport compression/distorsion, et j est un entier égal à 1 ou 2, représentant le premier According to a preferred embodiment, the coding cost is the sum Rj. pn + o.D, p, n, o X, is a coefficient for adjusting the compression / distortion ratio, and j is an integer equal to 1 or 2, representing the first
ou le second mode de codage.or the second coding mode.
Le coefficient X varie de zéro à l'infini. Pour des raisons pratiques, on peut utiliser de manière équivalente la somme (1-X).Rjp,n + X.Djpn, avec le The coefficient X varies from zero to infinity. For practical reasons, the sum (1-X) can be used in an equivalent manner. Rjp, n + X.Djpn, with the
coefficient X variant entre zéro et un. coefficient X varying between zero and one.
Le mode de codage qui minimise la somme Rj,p,n +;.Djpn est sélectionné pour coder le bloc considéré Bpn En conséquence, la valeur de The coding mode which minimizes the sum Rj, p, n +; Djpn is selected to code the block considered Bpn Consequently, the value of
l'indicateur Ip,n du bloc considéré est mise à jour. the indicator Ip, n of the block considered is updated.
L'étape suivante E7 est un test de convergence. Ce test consiste à vérifier si les mêmes modes de codage sont attribués aux mêmes blocs, au cours de plusieurs, par exemple deux, répétitions successives des étapes E5 et E6. Tant que le test de convergence n'est pas satisfait, l'étape E7 est suivie de l'étape E5. Lorsque le test de convergence est satisfait, l'étape E7 est The next step E7 is a convergence test. This test consists in checking whether the same coding modes are allocated to the same blocks, during several, for example two, successive repetitions of steps E5 and E6. As long as the convergence test is not satisfied, step E7 is followed by step E5. When the convergence test is satisfied, step E7 is
suivie de l'étape E8.followed by step E8.
En variante, un nombre maximal de répétition des étapes E5 et E6 As a variant, a maximum number of repetitions of steps E5 and E6
est prédéterminé, de manière à limiter la durée de codage. is predetermined, so as to limit the coding time.
Le résultat de codage de la sous-bande considérée est un ensemble d'indicateurs indiquant pour chaque bloc quel mode de codage lui a été attribué après convergence, et la suite des données codées par quantification codée en treillis. The coding result of the sub-band considered is a set of indicators indicating for each block which coding mode has been allocated to it after convergence, and the rest of the data coded by lattice coded quantization.
L'étape suivante E8 est un test pour déterminer si toutes les sous- The next step E8 is a test to determine if all the sub-
bandes ont été traitées. S'il reste au moins une sous-bande à traiter, l'étape E8 est suivie par l'étape E9 pour considérer la sous-bande suivante. L'étape E9 tapes were processed. If at least one sub-band remains to be processed, step E8 is followed by step E9 to consider the next sub-band. Step E9
est suivie par l'étape E4 précédemment décrite. is followed by step E4 previously described.
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 E21 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 E21 to E30.
L'étape E21 est une initialisation pour considérer la première sous- Step E21 is an initialization to consider the first sub-
bande à décoder.strip to decode.
L'étape E21 est suivie de l'étape E22 qui est une initialisation pour Step E21 is followed by step E22 which is an initialization for
considérer le premier bloc à décoder dans la sous-bande courante. Les sous- consider the first block to decode in the current sub-band. Money-
bandes sont décodées dans le même ordre qu'au codage, et les blocs dans une sous-bande donnée sont décodés dans le même ordre qu'au codage, bien bands are decoded in the same order as coding, and blocks in a given subband are decoded in the same order as coding, well
que des ordres différents soient possibles. that different orders are possible.
L'étape suivante E23 est la lecture de l'indicateur Ipn pour déterminer The next step E23 is the reading of the indicator Ipn to determine
quel mode de codage a été utilisé pour coder le bloc courant. 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 décodée pour déterminer un dictionnaire de vecteurs de code et l'indice j(k) est décodé pour déterminer un vecteur de code dans ce dictionnaire. L'ensemble 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 decoded to determine a dictionary of code vectors and the index j (k) is decoded to determine a code vector in this dictionary. All
des symboles décodés forme un bloc décodé. decoded symbols form a decoded block.
Le bloc décodé Bdp.n est mémorisé à l'étape suivante E25. The decoded block Bdp.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 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 be decoded in the current sub-band, step E26 is followed by step E27 to consider the next block. The stage
E27 est suivie par l'étape E23 précédemment décrite. 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 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
par l'étape E22 précédemment décrite. 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 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 step E30 of construction of the decoded image. The latter can then be
visualisée, par exemple.visualized, for example.
Bien entendu, la présente invention n'est nullement limitée aux modes de réalisation décrits et représentés, mais englobe, bien au contraire, Of course, the present invention is in no way limited to the embodiments described and shown, but includes, on the contrary,
toute variante à la portée de l'homme du métier. any variant within the reach of the skilled person.
En particulier, I'invention peut aisément être appliquée à d'autres In particular, the invention can easily be applied to other
types de signaux.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, I'analyse des signaux est réalisée selon des fréquences These signals can be mono-dimensional signals such as sounds, or seismic readings, or even electrocardiograms; depending on their nature, the signals are analyzed according to frequencies
temporelles ou spatiales.temporal or spatial.
Ces signaux peuvent être tridimensionnels 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 These signals can be three-dimensional such as video sequences represented according to two spatial frequencies and one temporal frequency. We then implement a decomposition into frequency sub-bands in three dimensions, and the decomposition of the signal into vectors
s'effectue également en dimension trois. is also done 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, For a signal with components in multiple frequency bands, such as a color image signal with red components,
verte et bleue, I'invention s'applique dans chacune des bandes de fréquence. green and blue, the invention applies in each of the frequency bands.
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