FR3104747A1 - Procédé de codage d’un hologramme numérique, procédé de codage d’un groupe d’hologrammes numériques et dispositif de codage associé - Google Patents

Abstract

Un procédé de codage d’un hologramme numérique représenté par des valeurs respectivement associées à des pixels d’un plan de définition de l’hologramme numérique, comprend les étapes suivantes : - formation (E4) de blocs matriciels (Bi,j) respectivement associés à des régions formées de pixels contigus, chaque bloc matriciel (Bi,j) contenant des éléments déterminés en fonction des valeurs des pixels de la région associée au bloc matriciel (Bi,j) concerné ; - application (E6) à chacun des blocs matriciels (Bi,j) d’une transformation espace-fréquence de sorte à obtenir, pour chaque bloc matriciel (Bi,j), un ensemble (Ci,j) de coefficients correspondant respectivement à différentes fréquences spatiales bidimensionnelles au sein du bloc matriciel (Bi,j) concerné ; - construction (E8) d’une pluralité de structures bidimensionnelles (Sp,q) comprenant, chacune, des coefficients issus d’une pluralité d’ensembles (Ci,j) de coefficients et associés à des fréquences spatiales bidimensionnelles respectant un critère dépendant de la structure bidimensionnelle (Sp,q) concernée ; - codage des structures bidimensionnelles (Sp,q) construites. Un procédé de codage d’un groupe d’hologrammes numériques et un dispositif de codage sont également décrits. Figure pour l’abrégé : figure 4

Description

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

Domaine technique de l'invention

La présente invention concerne le domaine technique de l’holographie numérique.

Elle concerne en particulier un procédé de codage d’un hologramme numérique, un procédé de codage d’un groupe d’hologrammes numériques et un dispositif de codage associé.

Etat de la technique

L’article "3D scanning- based compression technique for digital hologram video" de Y.-H. Seo, J.-J. Choi et D.-W. Kim inSignal Processing : Image Communication, vol. 22, n° 2, pages 144–156, fév. 2007 décrit un procédé de codage d’un groupe d’hologrammes numériques comprenant des étapes de segmentation de chaque hologramme en segments, d’application d’une transformation espace-fréquence à chacun des segments et de parcours des différents segments en vue de leur codage.

Cette approche permet d’obtenir une compression correcte lorsque la dimension des blocs est faible comparée à la distance séparant la scène représentée par l’hologramme et le plan de définition de l’hologramme. Seulement dans ce cas en effet les segments transformés présenteront des redondances entre coefficients voisins permettant un codage efficace.

Présentation de l'invention

Dans ce contexte, la présente invention propose un procédé de codage d’un hologramme numérique représenté par des valeurs respectivement associées à des pixels d’un plan de définition de l’hologramme numérique, comprenant les étapes suivantes:

- formation de blocs matriciels respectivement associés à des régions formées de pixels contigus, chaque bloc matriciel contenant des éléments déterminés en fonction des valeurs des pixels de la région associée au bloc matriciel concerné;

- application à chacun des blocs matriciels d’une transformation espace-fréquence de sorte à obtenir, pour chaque bloc matriciel, un ensemble de coefficients correspondant respectivement à différentes fréquences spatiales bidimensionnelles au sein du bloc matriciel concerné;

- construction d’une pluralité de structures bidimensionnelles comprenant, chacune, des coefficients issus d’une pluralité d’ensembles de coefficients et associés à des fréquences spatiales bidimensionnelles respectant un critère dépendant de la structure bidimensionnelle concernée;

- codage des structures bidimensionnelles construites.

La réorganisation des coefficients au sein des différentes structures bidimensionnelles permet de rapprocher des coefficients ayant une signification comparable au sein de l’hologramme numérique, bien qu’initialement placées dans des ensembles de coefficients distincts. L’efficacité du codage (lequel est appliqué à ces structures bidimensionnelles) s’en trouve améliorée.

D’autres caractéristiques non limitatives et avantageuses du procédé de codage prises individuellement ou selon toutes les combinaisons techniquement possibles, sont les suivantes:

- les structures bidimensionnelles sont construites en regroupant, dans chaque structure bidimensionnelle, les coefficients issus desdits ensembles de coefficients et correspondant à une fréquence spatiale bidimensionnelle associée à la structure bidimensionnelle concernée;

- les structures bidimensionnelles sont construites en regroupant, dans chaque structure bidimensionnelle, les coefficients issus desdits ensembles de coefficients et correspondant à une plage bidimensionnelle de fréquences spatiales bidimensionnelles associée à la structure bidimensionnelle concernée;

- les régions sont obtenues par segmentation dudit plan, les différents éléments d’un bloc matriciel étant respectivement les valeurs des pixels de la région associée à ce bloc matriciel;

- les structures bidimensionnelles construites sont codées au moins en partie au moyen d’un algorithme de codage d’image;

- cet algorithme de codage d’image prend en tant qu’image d’entrée une structure bidimensionnelle particulière, ou une matrice formée de l’amplitude ou de la phase des coefficients d’une structure bidimensionnelle particulière (et ce, successivement pour différentes structures bidimensionnelles);

- les valeurs des pixels de l’hologramme sont réelles;

- les valeurs des pixels de l’hologramme sont complexes;

- les coefficients compris dans les structures bidimensionnelles étant complexes, l’étape de codage des structures bidimensionnelles utilise un premier processus de codage de l’amplitude desdits coefficients au moyen d’un algorithme de codage d’image, et un second processus de codage de la phase desdits coefficients.

L’invention propose également un procédé de codage d’un groupe d’hologrammes numériques, dans lequel chaque hologramme numérique dudit groupe est codé au moyen d’un procédé de codage tel que proposé ci-dessus, et dans lequel les différentes étapes de codage de structures bidimensionnelles mises en œuvre au cours des différents procédés de codage sont réalisées selon une séquence prédéfinie au sein des différents hologrammes numériques dudit groupe.

L’invention propose enfin un dispositif de codage d’un hologramme numérique représenté par des valeurs respectivement associées à des pixels d’un plan de définition de l’hologramme numérique, ce dispositif de codage comprenant :

- un module de formation de blocs matriciels respectivement associés à des régions formées de pixels contigus de façon que chaque bloc matriciel contienne des éléments déterminés en fonction des valeurs des pixels de la région associée au bloc matriciel concerné;

- un module d’application d’une transformation espace-fréquence à chacun des blocs matriciels de sorte à obtenir, pour chaque bloc matriciel, un ensemble de coefficients correspondant respectivement à différentes fréquences spatiales bidimensionnelles au sein du bloc matriciel concerné;

- un module de construction d’une pluralité de structures bidimensionnelles comprenant, chacune, des coefficients issus d’une pluralité d’ensembles de coefficients et associés à des fréquences spatiales bidimensionnelles respectant un critère dépendant de la structure bidimensionnelle concernée;

- un module de codage des structures bidimensionnelles construites.

Bien entendu, les différentes caractéristiques, variantes et formes de réalisation de l'invention peuvent être associées les unes avec les autres selon diverses combinaisons dans la mesure où elles ne sont pas incompatibles ou exclusives les unes des autres.

Description détaillée de l'invention

De plus, diverses autres caractéristiques de l'invention ressortent de la description annexée effectuée en référence aux dessins qui illustrent des formes, non limitatives, de réalisation de l'invention et où:

représente schématiquement les éléments principaux d’un exemple de dispositif de codage conforme à l’invention;

illustre un exemple envisageable pour la formation de blocs matriciels au sein d’un hologramme numérique;

illustre la construction de structures bidimensionnelles à partir d’ensembles de coefficients;

est un logigramme montrant les étapes d’un exemple de procédé de codage conforme à l’invention; et

représente les éléments principaux d’un exemple de dispositif électronique pouvant former un dispositif de codage conforme à l’invention.

La figure 1 représente les principaux éléments d’un exemple de dispositif de codage conforme à l’invention.

Ce dispositif de codage comprend différents modules 10, 12, 14, 16, 18 décrits ci-dessous. Ce dispositif de codage est par exemple mis en œuvre au moyen d’une architecture à processeur, comme par exemple décrit ci-dessous en référence à la figure 5. Dans une telle architecture, les différents modules 10, 12, 14, 16, 18 peuvent être chacun réalisés par la coopération du processeur et d’instructions de programme d’ordinateur mémorisées par exemple dans une mémoire du dispositif de codage (telle que la mémoire 6 du dispositif électronique 2 représenté en figure 5) et conçues pour mettre en œuvre les fonctionnalités du module concerné lorsqu’elles sont exécutés par ce processeur.

On décrit dans la suite le codage (au moyen du dispositif de codage) d’une vidéo holographique formée d’une séquence de T hologrammes numériquesH _t(également dénommés "trames de la vidéo holographique"). L’invention s’applique toutefois également au codage d’un unique hologramme numériqueH ₁ (cas où T = 1).

Les hologrammes numériquesH _t sont définis au niveau d’un plan, chacun au moyen de valeursH _t (x,y) respectivement associées à des pixels, de position (x,y), répartis sur deux dimensions au sein d’une zone (en général rectangulaire) de ce plan de définition de l’hologramme numériqueH _t .

Pour un hologramme numériqueH _t donné, la valeurH _t (x,y) associée à un pixel (x,y) représente typiquement l’onde lumineuse reçue, au niveau de ce pixel (x,y), en provenance d’une scène tridimensionnelle située d’un côté, ou éventuellement de part et d’autre, du plan de définition de l’hologramme numériqueH _t .

Dans l’exemple décrit ici, les valeursH _t (x,y) sont des valeurs complexes et sont donc représentés (de manière équivalente) soit par une partie réelle et une partie imaginaire, soit par une amplitude (parfois dénommée norme ou module) et une phase.

En variante, les valeursH _t (x,y) pourraient être des valeurs réelles.

Les valeursH _t (x,y) représentant les hologrammes numériquesH _t de la séquence sont par exemple mémorisées au sein d’une mémoire du dispositif de codage (tel que la mémoire 6 du dispositif électronique 2 donné ci-dessous à titre d’exemple en référence à la figure 5).

Le dispositif de codage comprend un module 10 de formation de blocs matriciels B_i,jà partir des valeursH _t (x,y) représentant un hologramme numérique donnéH _t .

Ce module 10 est conçu pour former des blocs matriciels B_i,jrespectivement associés à des régions R_i,jformées de pixels contigus de façon que chaque bloc matriciel B_i,jcontienne des éléments B_i,j(a,b) déterminés en fonction des valeursH _t (x,y) des pixels (x,y) de la région R_i,jassociée au bloc concerné B_i,j.

Dans l’exemple décrit ici, chaque bloc matriciel B_i,jcomprend M_Héléments par ligne et M_Véléments par colonne déterminés en fonction de valeursH _t (x,y) de pixels (les lignes des blocs matriciels B_i,jcorrespondant ici à la direction d’abscisse x repérant les pixels du plan de définition de l’hologramme numériqueH _t et les colonnes des blocs matriciels B_i,jcorrespondant ici à la direction d’ordonnée y repérant ces pixels).

En pratique, le nombre M_Hpeut être compris entre 50 et 500 (M_Hvaut par exemple 64 ou 128); de même, le nombre M_Vpeut être compris entre 50 et 500 (M_Vvaut par exemple 64 ou 128).

Par ailleurs, comme également visible en figure 2, le module 10 est ici conçu pour former une matrice de K_H.K_Vblocs matriciels formée de K_Hblocs matriciels par ligne et de K_Vblocs matriciels par colonne (autrement dit formée de K_Vlignes et K_Hcolonnes). (Dans cette matrice de blocs matriciels, un bloc matriciel B_i,jest situé en ligne j+1 et en colonne i+1.)

La technique de codage décrite ici est particulièrement intéressante pour le traitement d’hologrammes numériques définis par un grand nombre de pixels (typiquement supérieur à 10000 x 10000). En pratique, chacun des nombres K_H(nombre de blocs matriciels B_i,jpar ligne) et K_V(nombre de blocs matriciels B_i,jpar colonne) est par exemple supérieur à 500 (voire supérieur à 1000).

Le module 10 détermine par exemple chaque élément B_i,j(a,b) d’un bloc matriciel B_i,jcomme suit:

B_i,j(a,b) =H _t (a + i.D_H, b + j.D_V).w(a,b)

où D_Het D_Vsont deux entiers strictement positifs inférieurs ou égaux respectivement à M_Het M_Vet où w est une matrice de nombre réels de dimensions M_Hx M_V.

Dans un cas particulier envisageable, comme représenté en figure 2, on prend D_H= M_H, D_V= M_V, et tous les éléments w(a,b) de la matrice w égaux à 1: le module 10 forme alors les blocs matriciels B_i,jpar segmentation de la zone où sont définis les pixels, de sorte que les différents éléments B_i,j(a,b) d’un bloc matriciel B_i,jsont respectivement les valeursH _t (x,y) des pixels (x,y) de la région R_i,jassociée à ce bloc matriciel B_i,j:

B_i,j(a,b) =H _t (a + i.M_H, b + j.M_V).

Comme représenté en figure 2 par les références P et P’, il est possible de compléter les blocs B_i,jpar des zéros (opération généralement dénommée "padding") lorsque certains éléments de blocs B_i,jn’ont pas de correspondant parmi les pixels définissant l’hologramme numériqueH _t , par exemple parce que les dimensions de l’hologramme numériqueH _t ne sont pas multiples (respectivement) de M_Het M_V.

Autrement dit, le module 10 peut fixer B_i,j(a,b) = 0 lorsque les coordonnées
(a + i.M_H, b + j.M_V) ne correspondent pas à un pixel de l’hologramme numériqueH _t .

Selon une possibilité de réalisation, le module 10 peut former, en plus des éléments B_i,j(a,b) déterminés sur la base des valeurs H _t (x,y) des pixels (x,y), des éléments B_i,j(a’,b’) de valeur nulle, ce afin d’augmenter le nombre d’éléments dans chaque bloc matriciel B_i,jet donc le nombre de coefficients dans chacun des ensembles C_i,jdécrits plus bas. Selon cette possibilité de réalisation, on a: M_H<M’_HM_V< M’_Vet B_i,j(a’,b’) = 0 pour a’ variant de M_H+1 à M’_Het pour b’ variant de M_V+1 à M’_V.

En sortie du module 10, chaque bloc matriciel B_i,jcomprend M’_Vlignes et M’_Hcolonnes (avec par exemple M’_Vcompris entre 50 et 1000 et/ou M’_Hcompris entre 50 et 1000). (Lorsque la possibilité qui vient d’être mentionnée d’ajouter des éléments de valeur nulle pour augmenter le nombre d’éléments n’est pas utilisée, on a:

M_H= M’_Het M_V= M’_V.)

Le dispositif de codage comprend également un module 12 d’application d’une transformation espace-fréquence.

Ce module 12 est conçu pour appliquer cette transformation espace-fréquence à chacun des blocs matriciels B_i,jde sorte à obtenir, pour chaque bloc matriciel B_i,j, un ensemble C_i,jde coefficients C_i,_j(k,l) correspondant respectivement à différentes fréquences spatiales bidimensionnelles (k, l) au sein du bloc matriciel B_i,jconcerné.

On entend par fréquence spatiale bidimensionnelle un couple de fréquences spatiales respectivement associées à deux directions de l’espace (ici les deux directions, respectivement selon l’abscisse x et selon l’ordonnée y, du plan de définition de l’hologramme numériqueH _t).

La transformation espace-fréquence utilisée est par exemple une transformation de Fourier à deux dimensions.

Dans ce cas, le module 12 détermine les coefficients C_i,j(k,l) d’un ensemble C_i,jcomme suit:

où est une constante prédéfinie.

En reprenant une organisation matricielle basée sur celle des blocs matriciels B_i,j, chaque ensemble C_i,jde coefficients comprend M’_Vlignes et M’_Hcolonnes.

Le dispositif de codage comprend par ailleurs un module 14 de construction d’une pluralité de structures bidimensionnelles S_{p , q}.

Le module de construction 14 est conçu de sorte que chaque structure bidimensionnelle S_{p , q}construite comprend des coefficients C_i,j(k,l) issus d’une pluralité d’ensembles C_i,jde coefficients et associés à des fréquences spatiales bidimensionnelles k,l respectant un critère qui dépend de la structure bidimensionnelle S_k,lconcernée.

Selon une possibilité de réalisation, pour une structure bidimensionnelle donnée S_{p , q}, le module de construction 14 regroupe dans cette structure bidimensionnelle donnée S_{p , q}les coefficients C_i,j(k,l) issus de tous les ensemble C_i,jde coefficients et associés à une fréquence spatiale bidimensionnelle particulière, de valeur (p,q).

Comme schématiquement représenté en figure 3, en suivant au sein de cette structure bidimensionnelle donnée S_{p , q}une organisation reproduisant (au sein de la matrice de blocs B_i,jmentionnée plus haut) celle des blocs B_i,jdont sont issus les ensembles C_i,jde coefficients, un coefficient S_{p , q}(n,m) de cette structure bidimensionnelle donnée S_{p , q}(coefficient situé en ligne n et colonne m dans la structure bidimensionnelle S_p,q) est défini par:

S_{p , q}(n,m) = C_{n , m}(p,q).

Selon cette possibilité de réalisation, le nombre de structures bidimensionnelles S_{p , q}construites est donc égal au nombre de coefficients C_i,j(k,l) par ensemble de coefficients C_i,j(ce nombre de coefficients C_i,j(k,l) par ensemble de coefficients C_i,jétant ici égal à M’_V.M’_H).

Par ailleurs, toujours dans le cadre de cette possibilité de réalisation, chaque structure bidimensionnelle S_{p , q}comprend un nombre de coefficients égal au nombre de blocs B_i,j(dans la matrice de blocs B_i,jsusmentionnée et qui ressort clairement de la figure 2), soit ici un nombre égal à K_H.K_V. Précisément, chaque structure bidimensionnelle S_{p , q}comprend un nombre de lignes égal au nombre (K_V) de lignes dans la matrice de blocs B_i,jet un nombre de colonnes égal au nombre (K_H) de colonne dans la matrice de blocs B_i,j.

D’autres possibilités de réalisation sont envisageables pour construire les structures bidimensionnelles S_{p , q}, comme expliqué plus loin.

Le dispositif de codage comprend également un module de codage 16 des structures bidimensionnelles S_p,q.

Ce module de codage 16 est conçu pour ordonner les structures bidimensionnelles S_p,qselon un ordre prédéfini et pour coder les coefficients S_p,q(n,m) des structures bidimensionnelles ordonnées afin d’obtenir au moins une séquence de données D_A, D_Φ.

Le module de codage 16 ordonne par exemple les structures bidimensionnelles S_p,qselon l’une des méthodes envisagées dans l’article "3D scanning- based compression technique for digital hologram video" déjà mentionné pour l’ordonnancement des segments obtenus par transformée en cosinus discrète.

Dans l’exemple décrit ici où les coefficients S_p,q(n,m) contenus dans les structures bidimensionnelles S_p,qsont des nombres complexes, le module de codage 16 code séparément l’amplitude des coefficients S_p,q(n,m) et la phase des coefficients S_p,q(n,m).

Le module de codage 16 code par exemple l’amplitude des coefficients S_p,q(n,m) en une séquence de données D_Aau moyen d’un processus de codage d’image tel que ceux décrits dans la norme MPEG-4 AVC, ou dans la norme MPEG-4 HEVC ou MV-HEVC.

Le module de codage 16 peut coder la phase des coefficients S_p,q(n,m) en une séquence de données D_Φau moyen d’un autre processus de codage, par exemple tel que celui décrit dans l’article "Phase- difference - based compression of phase- only holograms for holographic three-dimensional display", de H. Gu et G. Jin, in Opt. Express, vol. 26, n° 26, pp. 33592-33603, décembre 2018.

Dans les modes de réalisation où les coefficients S_p,q(n,m) contenus dans les structures bidimensionnelles S_p,qsont des nombres réels, ces coefficients peuvent être directement codés par un processus de codage d’image (tel que ceux mentionnés ci-dessus).

Le dispositif de codage comprend enfin un module 18 de génération d’un flux de données à transmettre (ou flux binaire) D_Tsur la base des données codées produites par le module de codage 16. Dans un mode de réalisation, le flux de données à transmettre D_T(ici pour chaque groupe d’hologrammes numériques, comme expliqué ci-dessous) est généré par combinaison séquentielle de la séquence de données D_Aet de la séquence de données D_{Φ .}En d’autres termes, les séquences de données D_Aet D_Φsont envoyées l’une après l’autre pour former le flux D_T, et cela successivement pour chaque groupe de N hologrammes numériquesH _t.

On décrit à présent en référence à la figure 4 un exemple de procédé de codage, qui peut être mis en œuvre par le dispositif de codage de la figure 1.

Ce procédé de codage est appliqué à une séquence de T hologrammes numériquesH _torganisés en groupes de N hologrammes numériques. Chaque groupe d’hologrammes numériques comprend ainsi N hologrammes numériquesH _tqui se suivent dans la séquence des T hologramme numériques.

Les hologrammes numériquesH _tsont par exemple mémorisés dans une mémoire du dispositif de codage de la figure 1, comme déjà indiqué. Les étapes de traitement décrits ci-dessous peuvent également utiliser cette mémoire pour la mémorisation des données obtenues après chaque étape de traitement (ainsi que des résultats intermédiaires).

La séquence de T hologrammes numériquesH _t(ou trames) forme une vidéo holographique.

Le procédé de la figure 4 débute par une étape E2 à laquelle une variable t et une variable g sont initialisées à la valeur 1. Comme cela ressortira de l’explication qui suit, la variable t désigne l’hologramme numériqueH _tcourant (c’est-à-dire l’hologramme numérique auquel les traitements réalisés au cours des étapes décrites sont appliqués) et la variable g désigne le groupe d’hologrammes courant.

Le procédé de la figure 4 se poursuit à l’étape E4 au cours de laquelle le dispositif de codage (précisément ici le module 10) forme des blocs matriciels B_i,jrespectivement associés à des régions R_i,jformées de pixels contigus de l’hologramme courantH _t, chaque bloc matriciel B_i,jainsi formé contenant des éléments B_i,j(a,b) déterminés en fonction des valeurs des pixels de la région R_i,jassociée au bloc concerné B_i,j.

Comme représenté en figure 2, chaque région R_i,jcomprend ici M_Hpixels selon la direction horizontale (direction des abscisses x repérant les pixels) et M_Vpixels selon la direction verticale (direction des ordonnées Y repérant les pixels).

Comme indiqué plus haut, ces éléments B_i,j(a,b) déterminés en fonction de valeurs de pixels sont par exemple obtenus (ici par le module 10) comme suit:

B_i,j(a,b) =H _t (a + i.D_H, b + j.D_V).w(a,b).

Selon une possibilité de réalisation, comme déjà indiqué, les blocs matriciels B_i,jsont obtenus par segmentation de l’hologramme courantH _t:

B_i,j(a,b) =H _t (a + i.D_H, b + j.D_V), avec D_H= M_Het D_V= M_V.

Comme indiqué plus haut, le module 10 peut éventuellement ajouter des éléments B_i,j(a’,b’) de valeur nulle au sein des blocs matriciels B_i,j, afin notamment d’augmenter le nombre de coefficients C_i,j(k,l) dans chaque ensemble C_i,j.

Dans l’exemple décrit ici, comme visible en figure 2, l’étape E4 permet ainsi de former K_H.K_Vblocs matriciels B_i,jorganisés selon une matrice de K_Vlignes de blocs matriciels B_i,jet de K_Hcolonnes de blocs matriciels B_i,j, chaque bloc matriciel B_i,jcomprenant lui-même M’_Vlignes et M’_Hcolonnes. Comme indiqué plus haut, on utilise par exemple en pratique des valeurs comme suit: K_Hsupérieur à 500 (voire supérieur à 1000) et/ou K_Vsupérieur à 500 (voire supérieur à 1000) et/ou M’_Vcompris entre 50 et 1000, et/ou M’_Hcompris entre 50 et 1000.

Le procédé de la figure 4 comprend alors une étape E6 d’application, à chacun des blocs matriciels B_i,j(pris séparément), d’une transformation espace-fréquence de sorte à obtenir, pour chaque bloc matriciel B_i,j, un ensemble C_i,jde coefficients C_i,j(k,l) qui correspondent chacun respectivement à différentes fréquences spatiales bidimensionnelles (k,l) au sein du bloc matriciel B_i,jconcerné. Cette étape est ici mise en œuvre par le module 12 décrit plus haut.

Comme déjà indiqué, pour chaque bloc matriciel B_i,j, l’étape E6 comprend ici l’application de cette transformation espace-fréquence (par exemple une transformation de Fourier à 2 dimensions) à l’ensemble des éléments du bloc matriciel B_i,jconcerné.

L’étape E6 permet donc ici de produire K_H.K_Vensembles C_i,jcomprenant chacun M’_V.M’_Hcoefficients C_i,j(k,l) correspondant respectivement à M’_V.M’_Hfréquences spatiales bidimensionnelles (obtenues en parcourant M’_Hfréquences horizontales k et M’_Vfréquences verticales l).

Le procédé de la figure 4 comprend alors une étape E8 de construction d’une pluralité de structures bidimensionnelles S_p,qcomprenant, chacune, des coefficients C_i,j(k,l) issus d’une pluralité d’ensembles de coefficients C_i,jet associés à des fréquences spatiales bidimensionnelles (k,l) respectant un critère dépendant de la structure bidimensionnelle S_p,qconcernée. Cette étape E8 est ici mise en œuvre par le module de construction 14.

Selon un premier mode de réalisation envisageable, les structures bidimensionnelles S_p,qsont construites à l’étape E8 en regroupant, dans chaque structure bidimensionnelle S_p,q, les coefficients C_i,j(k,l) issus des ensembles de coefficients C_i,jet correspondant à une fréquence spatiale bidimensionnelle (k,l) particulière, associée à la structure bidimensionnelle S_p,qconcernée.

Une structure bidimensionnelle S_p,qdonnée regroupe donc dans ce cas des coefficients C_i,j(k,l) représentant la même fréquence spatiale bidimensionnelle (k,l).

Dans le cas décrit ci-dessus, l’étape E8 permet donc de construire M’_H.M’_Vstructures bidimensionnelles S_p,qcomprenant chacune K_H.K_Vcoefficients.

Comme représenté en figure 3, on propose en outre ici de reprendre, au sein de chaque structure bidimensionnelle S_p,q, la structure matricielle des blocs B_i,jdont sont issus les ensembles C_i,jfournissant les coefficients C_i,j(k,l) de la structure bidimensionnelle S_p,qconcernée, c’est-à-dire de définir les coefficients S_p,q(n,m) de chaque bloc S_p,qpar:

S_p,q(n,m) = C_n,m(p,q).

Chaque structure bidimensionnelle S_p,qainsi formée possède (en ce qui concerne l’amplitude des coefficients) des caractéristiques proches d’images bidimensionnelles qui auraient été obtenues par projection parallèle de la scène tridimensionnelle. Les structures bidimensionnelles S_p,qprésentent ainsi une faible profondeur de champ et de fortes redondances spatiales entre coefficients adjacents au sein de la structure bidimensionnelle, ce qui permet leur codage efficace à l’étape E14 décrite plus bas.

Selon un second mode de réalisation envisageable, les structures bidimensionnelles S_p,qsont construites à l’étape E8 en regroupant, dans chaque structure bidimensionnelle S_p,q, les coefficients C_i,j(k,l) issus des différents ensembles C_i,jde coefficients C_i,j(k,l) et correspondant à une plage bidimensionnelle de fréquences spatiales bidimensionnelles (k,l) associée à la structure bidimensionnelle S_p,qconcernée.

Ainsi, on définit dans ce cas différentes plages bidimensionnelles de fréquences spatiales bidimensionnelles (chaque plage bidimensionnelle couvrant par exemple un certain nombre, noté dans la suite α.β, de valeurs différentes de fréquences spatiales bidimensionnelles représentées au sein de chaque ensemble C_i,jde coefficients, α et β où sont deux nombres entiers tels que α divise M’_Het β divise M’_V). Une structure bidimensionnelle S_p,qdonnée regroupe alors les coefficients C_i,j(k,l) issus de tous les ensembles C_i,jet représentant une fréquence spatiale bidimensionnelle (k,l) comprise dans une plage bidimensionnelle particulière parmi ces plages bidimensionnelles. Les coefficients S_p,q(n,m) d’une structure bidimensionnelle S_p,qpeuvent dans ce cas être par exemple donnés par:

S_p,q(n,m) = C_{E( n/ α ) , E( m/ β )}(p.α+n[α],q.β+m[β]), où E(z) désigne la partie entière de z, n[α] est le reste de la division euclidienne de n par α et m[β] est le reste de la division euclidienne de m par β.

Dans le cas décrit ci-dessus, l’étape E8 permet donc de construire M’_H.M’_V/(α.β) structures bidimensionnelles S_p,qcomprenant chacune α.β.K_H.K_Vcoefficients. L’avantage de ce mode de réalisation est qu’elle permet de produire un nombre moins important de structures bidimensionelles S_p,q, dont l’amplitude des coefficients possède toujours des caractéristiques proches d’images bidimensionnelles qui auraient été obtenues par projection parallèle de la scène tridimensionnelle. En augmentant la valeur de α et β, le nombre de structures bidimensionelles S_p,q peut être réduit davantage, au prix d’une redondance spatiale moindre entre coefficients adjacents au sein d’une même structure bidimensionnelle.

Le procédé de la figure 4 se poursuit à l’étape E10 au cours de laquelle le dispositif de codage (ici son processeur) détermine si t<T et t<g.N.

L’inégalité t<T est valable tant que le dernier hologramme numériquesH _Tde la séquence d’hologrammes numériques n’a pas été traité.

L’inégalité t<g.N est valable tant que le dernier hologramme numérique traitéH _tn’est pas le dernier hologramme numérique du groupe d’hologrammes numériques courant (l’indice g indiquant comme mentionné précédemment le groupe courant).

En cas de détermination positive à l’étape E10 (c’est-à-dire que le dernier hologramme numériqueH _ttraité n’est ni le dernier de la séquence ni le dernier d’un groupe), le procédé se poursuit à l’étape E11 par l’incrémentation de la variable t désignant l’hologramme numérique courant H_t, puis à l’étape E4 décrite ci-dessus pour traitement du nouvel hologramme numérique courant H_t.

En cas de détermination négative à l’étape E10 (c’est-à-dire lorsque le dernier hologramme numériqueH _ttraité est soit le dernier de la séquence soit le dernier d’un groupe), le dispositif de codage (précisément ici le module de codage 16) ordonne, selon un ordre prédéfini (ou séquence prédéfinie), les différentes structures bidimensionnelles S_p,qobtenues (au cours des passages successifs à l’étape E8) pour les différents hologrammes numériques du groupe courant (étape E12).

Comme déjà indiqué, l’ordre prédéfini choisi est par exemple l’un des ordres proposés dans l’article "3D scanning- based compression technique for digital hologram video" déjà mentionné pour l’ordonnancement des segments obtenus par transformée en cosinus discrète.

On obtient donc après mise en œuvre de l’étape E12 une suite ordonnée de structures bidimensionnelles S_p,q(les structures bidimensionnelles S_p,qde cette suite ordonnée provenant du traitement de différents hologrammes numériquesH _tdu groupe courant; ainsi, la suite ordonnée de structures bidimensionnelles S_p,qcomprend au moins une première structure bidimensionnelle obtenue par traitement d’un premier hologramme numérique du groupe et une seconde structure bidimensionnelle obtenue par traitement d’un second hologramme numérique du groupe).

Le procédé de la figure 4 se poursuit alors par le codage des structures bidimensionnelles S_p,qainsi ordonnées, ici au moyen d’une part du codage de l’amplitude des coefficients présents dans les structures bidimensionnelles S_p,q(étape E14) et d’autre part du codage de la phase de ces coefficients (étape E16).

Chaque structure bidimensionnelle S_p,qa une forme matricielle identique à celle d’une image et chaque structure bidimensionnelle S_p,qpeut donc être codée (en amplitude et/ou en phase) au moyen d’un algorithme de traitement d’image prenant, en tant qu’image d’entrée de l’algorithme, la structure bidimensionnelle concernée.

Cet algorithme de traitement d’image peut ainsi être appliqué successivement aux différentes structures bidimensionnelles ordonnées (obtenues à l’étape E12), en prenant successivement, en tant qu’image d’entrée de l’algorithme, une structure bidimensionnelle particulière (ou en pratique une matrice formée des amplitudes respectives des coefficients de cette structure bidimensionnelle et/ou une matrice formée des phases respectives des coefficients de cette structure bidimensionnelle).

Ainsi, lors de l’étape E14,le module de codage 16 applique successivement un algorithme de codage d’image à différentes matrices formées chacune des valeurs d’amplitude des coefficients S_p,q(n,m) d’une structure bidimensionnelle S_p,qparticulière (ces matrices étant prises dans l’ordre conféré aux structures bidimensionnelles S_p,qà l’étape E12). L’algorithme de codage d’image est par exemple un processus de codage d’image tel que ceux décrits dans la norme MPEG-4 AVC, ou dans la norme MPEG-4 HEVC ou MV-HEVC.

L’étape E14 permet ainsi d’obtenir une séquence de données D_Aparticipant au codage du groupe d’hologrammes courant.

De façon comparable, lors de l’étape E16,le module de codage 16 applique successivement un algorithme de codage à différentes matrices formées chacune des valeurs de phase des coefficients S_p,q(n,m) d’une structure bidimensionnelle S_p,qparticulière (ces matrices étant prises dans l’ordre conféré aux structures bidimensionnelles S_p,qà l’étape E12). L’algorithme de codage utilisé est par exemple celui décrit dans l’article "Phase- difference - based compression of phase- only holograms for holographic three-dimensional display", de H. Gu et G. Jin, in Opt. Express, vol. 26, n° 26, pp. 33592-33603, décembre 2018; l’algorithme de codage utilisé est donc ici différent de l’algorithme de codage d’image utilisé à l’étape E14.

L’étape E16 permet ainsi d’obtenir une séquence de données D_Φparticipant au codage du groupe d’hologrammes courant.

Le procédé de la figure 4 se poursuit à l’étape E18 à laquelle le dispositif de codage (en pratique son processeur) détermine si t<T (c’est-à-dire vérifie que l’hologramme numériqueH _ttraité lors du dernier passage aux étapes E4 à E8 ne soit pas le dernier hologramme numériqueH _Tde la séquence).

Dans l’affirmative (i.e.s’il est vérifié que le dernier hologramme numérique traitéH _tn’était pas le dernier hologramme numériqueH _Tde la séquence), le procédé se poursuit à l’étape E20 pour incrémentation de la variable t désignant l’hologramme numériqueH _tcourant et de la variable g désignant le groupe d’hologrammes numériques courant (le dernier hologramme numérique d’un groupe ayant déjà été traité d’après le résultat du précédent passage à l’étape E10).

Le procédé boucle alors à l’étape E4 pour traitement du nouveau groupe d’hologrammes numériques.

Dans la négative à l’étape E18 (c’est-à-dire lorsque le dernier hologramme numériqueH _Tde la séquence a été traité), le procédé se poursuit à l’étape E22 à laquelle le module 18 génère un flux de données D_Tsur la base des séquences de données D_A, D_Φrespectivement produites lors des précédents passages aux étapes E14 et E16 pour les différents groupes d’hologrammes numériques traités.

Par exemple, le flux de données D_Tcomprend une succession de plusieurs flux de données D_GOHrelatifs chacun à un groupe d’hologrammes numériques, chaque flux de données D_GOHcomprenant successivement la séquence de données D_Aet la séquence de données D_Φdéterminées comme expliqué ci-dessus pour ce groupe d’hologrammes numériques.

La figure 5 décrit un exemple de dispositif électronique 2 pouvant former un dispositif de codage conforme à l’invention.

Ce dispositif électronique 2 comprend un processeur 4 (par exemple un microprocesseur), au moins une mémoire 6 et un circuit de télécommunication 8.

La mémoire 6 peut mémoriser des instructions de programme d’ordinateur conçues pour mettre en œuvre certaines au moins des étapes du procédé de la figure 4 lorsque ces instructions sont exécutées par le processeur 4.

La mémoire 6 (ou éventuellement une autre mémoire) peut mémoriser en outre comme déjà indiqué les valeursH _t(x,y) respectivement associées aux pixels (x,y) pour définir chacun des hologrammes numériques H_ttraités comme expliqué ci-dessus. La mémoire 6 (ou éventuellement une autre mémoire) peut alors mémoriser les différentes valeurs manipulées au cours des traitements décrits ci-dessous, en particulier les éléments B_i,j(a,b) des blocs matriciels B_i,j, les coefficients C_i,j(k,l) des ensembles de coefficients C_i,j, les coefficients S_p,q(n,m) des structures bidimensionnelles S_p,qet les données D_A, D_Φ, D_T.

Enfin, le circuit de télécommunication 8 est conçu pour transmettre (par exemple sur commande du processeur 4), typiquement à destination d’un autre dispositif électronique (non représenté), le flux de données D_Tobtenu à l’étape E22.

Claims (10)

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