Brevet FR2685599A1 — publié le 19930625

La présente invention concerne un dispositif de transmission et/ou stockage de signaux représentatifs d'une texture, ainsi qu'un dispositif de synthèse de signaux de texture pour un tel dispositif de transmission et/ou stockage. Elle concerne également un système de transmission et/ou stockage de signaux correspondant à des images au moins en partie texturées. On entend ici par texture une région d'image qui est homogène par son aspect, même si elle n'est pas rigoureusement uniforme. Une telle invention est applicable dans tous les domaines où la compression dtinformations est avantageuse, et notamment dans des produits tels que le "compact disc" interactif, le MiniteI, le visiophone ou le magnétoscope numérique, ou bien encore en télévision à haute définition ou en imagerie médicale. En matière de transmission et/ou de stockage de données d'image, la réduction du nombre de ces données présente toujours un grand intérêt. Les méthodes de compression de données actuellement utilisées traitent l'image comme un ensemble de signaux bidimensionnels, sans faire d'hypothèses supplémentaires sur la nature de ces signaux. On peut citer par exemple la méthode qui consiste à subdiviser l'image en blocs réguliers regroupant un nombre déterminé de points d'image (ou pixels) et à appliquer aux signaux que ces blocs contiennent une transformation orthogonale puis un codage à longueur variable. Le brevet des Etats-Unis d'Amérique n" 4 394 774 décrit un système de compression de données numériques mettant en oeuvre une telle méthode et permettant de restituer ultérieurement des signaux correspondant aux signaux d'origine, en minimisant un critère'd'erreur moyen par bloc. Une telle approche, satisfaisante à haut débit (environ 1 bit par pixel), ne l'est cependant plus à des débits plus bas, où l'on constate l'apparition d'artefacts rédhibitoires tels que des effets de blocs ou un effet de flou dû à l'élimination des hautes fréquences. Un but de l'invention est donc de proposer un dispositif qui tienne au contraire compte de la nature même des signaux à transmettre ou à stocker pour procéder au codage puis, ultérieurement, à la reconstitution des signaux synthétisés correspondant aux signaux ainsi codés. A cet effet l'invention concerne un dispositif de transmission et/ou de stockage de signaux représentatifs d'une texture caractérisé en ce qu'il comprend (A) un circuit d'extraction d'un échantillon de référence représentatif de la texture à transmettre et/ou stocker (B) des circuits de codage d'une part des signaux correspondant à la région entière dont a été extrait l'échantillon, et d'autre part des signaux de sortie dudit circuit d'extraction de signaux d'échantillon (C) des moyens de transmission et/ou stockage des signaux codés de sortie desdits circuits de codage; (D) en parallèle en sortie desdits moyens, des circuits de décodage respectivement des signaux d'échantillon codés et des signaux de région codés (E) en sortie desdits circuits de décodage, un dispositif de synthèse de texture comprenant lui-même un circuit de constitution de dictionnaire à partir de blocs de même taille considérés dans les signaux d'échantillon et un circuit de décoration des signaux de région à l'aide des signaux de sortie dudit circuit de constitution de dictionnaire. Avec la structure ainsi proposée, on obtient d'une part une image de synthèse approximative qui, après codage, permet de restituer de façon approchée les caractéristiques de la texture de la région considérée, et d'autre part des informations qui tiennent compte de la nature particulière dés signaux d'origine - région homogène en texture - pour affiner le rendu relativement rudimentaire de cette texture, par une sorte de décoration, en complétant l'image approximative par la restitution des motifs avec pratiquement la même finesse que dans l'échantillon et aux-mêmes emplacements. Si l'image d'origine comprend différentes régions de texture distincte, chacune de ces régions est traitée de manière similaire pour la restitution de chacune des textures. Un autre but de l'invention est également de proposer un dispositif de synthèse de signaux de texture apte à traiter des signaux numériques préalablement transmis et/ou stockés, de telle façon qu'il soit possible de reconstituer une image fidèle de cette texture à partir d'une part d'une image de synthèse approximative de cette texture, et d'autre part d'un échantillon représentatif de tous les motifs de cette texture et capable de ce fait, par une sorte de décoration finale, de compléter ladite image approximative. L'invention concerne à cet effet un dispositif de synthèse de signaux représentatifs d'une texture caractérisé en ce qu'il comprend un circuit de constitution de dictionnaire à partir d'au moins une série de blocs de même taille considérés dans lesdits signaux d'échantillon et un circuit de décoration, à l'aide des signaux de sortie dudit circuit de constitution de dictionnaire, de l'image de synthèse approximative. Un autre but de l'invention est encore de proposer un système de transmission et/ou stockage de signaux correspondant à des images au moins en partie texturées. L'invention concerne à cet effet un système comprenant au moins un dispositif de transmission et/ou stockage du type qui vient d'être décrit et qui est en outre caractérisé en ce qu'il comprend également (1) un circuit de séparation de l'image courante d'entrée en deux sous-images contenant l'une les parties texturées de ladite image et l'autre ses parties non texturées (2) un circuit de segmentation de ladite sous-image texturée en régions homogènes en texture éventuellement non connexes, dont les signaux de sortie sont fournis audit dispositif (3) un circuit de codage des contours desdites régions homogènes en texture et un circuit de codage de la sous-image non texturée, ainsi que, après transmission et/ou stockage, un circuit de décodage desdits contours et un circuit de décodage des signaux de sous-image non texturée (4) un circuit de reconstruction d'une image finale correspondant à ladite image courante d'entrée à partir des signaux de sortie desdits circuits de décodage et dudit dispositif. Les particularités et avantages de l'invention apparaitront maintenant de façon plus détaillée dans la description qui suit et sur les dessins annexés, donnés à titre d'exemples non limitatifs et dans lesquels - la figure 1 montre un mode de réalisation préférentiel d'un dispositif de transmission et/ou de stockage de signaux de texture selon l'invention - la figure 2 montre un exemple de réalisation d'un système complet de transmission et/ou stockage comprenant au moins un dispositif tel que celui de la figure 1. Plus précisément, le dispositif représenté sur la figure i comprend tout d'abord un circuit 21 d'extraction d'un échantillon de la région considérée (homogène en texture), les informations relatives à cette région étant disponibles sous la forme de signaux numériques correspondant à la luminosité des points d' image. Le principe de base de l'invention est en effet de considérer que, du fait de cette constitution particulière de ladite région, toute l'information concernant sa texture peut être considérée comme contenue dans un échantillon qui en est représentatif, et qui va permettre, ultérieurement, de restituer l'image de toute la région de texture déterminée en utilisant simplement les motifs de l'échantillon, donnés avec une certaine résolution, et la disposition relative de ces motifs. Le dispositif de la figure 1 comprend également un circuit 22 de codage des signaux correspondant à 1' échantillon ainsi extrait, prévu en sortie du circuit 21, ainsi qu'un circuit 23 de codage de la région entière dont a été extrait 1' échantillon, recevant les signaux d'entrée du dispositif. Après transmission et/ou stockage des signaux codés de sortie des circuit 22 et 23 (par l'intermédiaire de moyens référencés 24 sur la figure, tel que canal de transmission ou magnétoscope par exemple), un circuit 25 de décodage des signaux d'échantillon codés et un circuit 26 de décodage des signaux de région codés transmettent leurs signaux de sortie à un dispositif 270 de synthèse de texture. Ce dispositif 270 comprend lui-même tout d'abord un circuit 27 de constitution de dictionnaire, qui, dans le cas présent, construit à partir des signaux de sortie du circuit de décodage 25 un dictionnaire de blocs en prenant par exemple tous les blocs inclus dans l'échantillon et en les indexant par la translation correspondante. L'information de translation est donnée par exemple par la position du pixel situé en haut et à gauche du bloc par rapport à celle du pixel situé en haut et à gauche de l'échantillon. Le dictionnaire peut bien entendu être constitué en utilisant à partir des blocs inclus dans l'échantillon d'autres transformations géométriques que des translations, et ces blocs de l'échantillon sont alors indexés par le ou les paramètres caractéristiques de cette autre transformation choisie. Le dispositif 270 comprend aussi un circuit 28 dit de décoration, qui reçoit d'une part les signaux de sortie de ce circuit 27 et d'autre part les signaux décodés de sortie du circuit 26. Ces signaux décodés fournis par le circuit 26 permettent la reconstitution d'une image de synthèse approximative, dans laquelle chaque bloc est alors remplacé par un bloc du dictionnaire en fonction d'un critère prédéterminé, tel que celui qui consiste à chercher le bloc le plus proche suivant un critère de distance, en minimisant par exemple la distance quadratique Dist=, (rdict(x,y) -r (x, y) ) 2 où x, y sont les coordonnées des pixels (la somme est effectuée sur tous les pixels du bloc) et I et idiot désignent respectivement la luminosité du pixel de l'image de synthèse approximative et celle du pixel correspondant dans le dictionnaire. Pour les blocs de l'image de synthèse approximative qui recouvrent le blord de la région, on n'effectue qu'une corrélation partielle avec les mots du dictionnaire, seuls les pixels de la région étant pris en compte pour le calcul de la distance. Lorsque tous ces remplacements de blocs sont achevés, l'image de synthèse approximative est remplacée par une image de synthèse définitive qui constitue la sortie à la fois du dispositif de synthèse de texture et du dispositif de transmission et/ou stockage et qui correspond à la texture d'origine présente à l'entrée de ce dispositif de transmission et/ou stockage. La présente invention n'est pas limitée à l'exemple de réalisation qui vient d'être décrit, à partir duquel des variantes peuvent être proposées sans pour cela sortir du cadre de cette invention. En particulier, l'invention concerne aussi le dispositif de synthèse de texture considéré en lui-même. En effet, lorsque des signaux sont disponibles sous la forme de signaux correspondant d'une part à une image de synthèse approximative de la texture, assurant un rendu relativement rudimentaire de la totalité de la région de texture considérée, et d'autre part à un échantillon local représentatif de manière beaucoup plus fine de l'ensemble des motifs présents dans ladite texture, le dispositif de synthèse constitué du circuit 27 de constitution de dictionnaire et du circuit 28 de décoration assure la restitution d'une image texturée de façon conforme à l'invention, en ce sens qutil permet d'affiner le rendu de toute une image constituée dans un premier temps à l'aide d'informations relativement rudimentaires, à partir d'informations plus fines extraites localement. Par ailleurs, lorsque l'image d'origine comprend différentes regions de textures distinctes (ces régions n'étant d'ailleurs pas nécessairement connexes), le circuit d'extraction est prévu pour former un nombre d'échantillons égal à celui des régions, les échantillons représentatifs ainsi sélectionnés étant alors traités comme précédemment pour conduire, après transmission et/ou stockage, à autant d'opérations de synthèse de texture qu'il y a d'échantillons extraits. Ces opérations de synthèse de texture sont alors assurées par exemple soit par un dispositif de synthèse unique réactivé pour chaque lot de signaux décodés correspondant à chaque échantillon d'origine, soit par plusieurs dispositifs de synthèse prévus en parallèle et recevant chacun respectivement le lot de signaux décodés correspondant à un seul échantillon d'origine. La figure 2 montre un exemple de réalisation d'un système de transmission et/ou stockage de signaux de texture appartenant à des images. Ce système comprend ici tout d'abord un circuit 271 de séparation de l'image courante d'entrée du système en deux sous-images dites texturée et non texturée contenant la première les parties texturées de ladite image et la seconde ses parties non texturées. La seconde sous-image peut être obtenue par exemple à l'aide d'un filtre passe-bas, et la première sous-image en est déduite par différence avec l'image avant séparation, ce filtrage et cette soustraction étant les fonctions exécutées par le circuit 271. La sous-image texturée est alors envoyée vers un circuit 272 de segmentation de cette sous-image en régions homogènes en texture (par exemple selon la méthode décrite dans la communication "Unsupervised segmentation of textured images", de X. Michel, R. Leonardi et A. Gersho, SPIE vol.1001, Visual Communication and Image Processing 88, pp.582-590). Ce circuit 272 envoie les différentes textures ainsi constituées vers un dispositif de synthèse de texture du type de celui qui a été décrit précédemment et qui comprend donc des éléments similaires, à savoir : un circuit 273a d'extraction d'échantillons, un circuit 273b de codage des signaux correspondant à chacun des échantillons extraits, un circuit 273c de codage des régions d'où ont été extraits les échantillons, des moyens de transmission et/ou stockage des signaux codés, un circuit 273d de décodage des signaux d'échantillons codés, un circuit 273e de décodage des signaux de région codés, un circuit 273f de constitution de dictionnaire, et un circuit 273g de décoration. Le circuit de segmentation 272 envoie également vers un circuit 274 de codage de contours les contours des régions homogènes en texture. Ce circuit 274 code ces différents contours par exemple selon la méthode décrite dans la thèse de R. Leonardi, Ecole Polytechnique de Lausanne, Suisse, n" 691, 1987, et les signaux ainsi codés sont fournis à des moyens de transmission et/ou stockage. Enfin, un circuit 275 de codage de la sous-image non texturée, reçue directement du circuit de séparation 271, fournit un troisième ensemble de signaux codés à des moyens de transmission et/ou stockage. Ces moyens présents en sortie des circuits 273b et 273c et des circuits 274 et 275 sont, sur la figure 2, regroupés en une seule représentation et référencés 276. Ayant ainsi transmis et/ou stocké les divers signaux codés qui leur sont fournis, ces moyens 276 délivrent alors des signaux à décoder qui sont d'une part les signaux d'échantillons, fournis comme on l'a dit plus haut au circuit 273d de décodage des signaux d'échantillon codés, et les signaux de région codés, fournis au circuit 273e des signaux de région codés, d'autre part les signaux de contours de textures, fournis à un circuit 277 de décodage des contours codés par le circuit 274, et enfin les signaux de sous-image non texturée, fournis à un circuit 278 de décodage de la sous-image non texturée codée par le circuit 275. Les signaux de contours décodés sont également fournis au circuit 273g de décoration. Les textures synthétisées en sortie du circuit 273g, les contours restitués par le circuit 277, et la sous-image reconstituée en sortie du circuit 278 sont alors fournis à un circuit 279 de reconstruction d'image finale, qui exécute les opérations inverses de celles effectuées par les circuits de séparation 271 et de segmentation 272 et délivre une image finale correspondant à l'image courante reçue à l'entrée dudit circuit 271. On signalera enfin que la constitution de dictionnaire a été réalisée en considérant les blocs de taille déterminée, par exemple de taille 8x8 pixels, mais la restitution de l'image de synthèse définitive peut être encore améliorée en renouvelant la constitution de dictionnaire et la décoration subséquente avec des blocs de taille différente, de préférence d'une taille incommensurable avec la précédente. Cette variante permet une amélioration du rendu de la texture, par l'élimination des effets de bloc résiduels. REVENDICATIONS 1. Dispositif de transmission et/ou stockage de signaux représentatifs d'une texture disponibles sous la forme de signaux numériques correspondant à la luminosité des points d'une image, caractérisé en ce qu'il comprend (A) un circuit d'extraction d'un échantillon de référence représentatif de la texture à transmettre et/ou stocker (B) des circuits de codage d'une part des signaux correspondant à la région entière dont a été extrait l'échantillon, et d'autre part des signaux de sortie dudit circuit d'extraction de signaux d'échantillon (C) des moyens de transmission et/ou stockage des signaux codés de sortie desdits circuits de codage; (D) en parallèle en sortie desdits moyens, des circuits de décodage respectivement des signaux d'échantillon codés et des signaux de région codés (E) en sortie desdits circuits de décodage, un dispositif de synthèse de texture comprenant lui-même un circuit de constitution de dictionnaire à partir de blocs de même taille considérés dans les signaux d'échantillon et un circuit de décoration des signaux de région à l'aide des signaux de sortie dudit circuit de constitution de dictionnaire. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit dispositif de synthèse de texture est prévu pour renouveler les opérations de constitution de dictionnaire et de décoration à partir d'au moins une série de blocs de taille différente des précédents. 3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que lesdites tailles de bloc choisies sont premières entre elles. 4. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 3, dans lequel les signaux numériques correspondent à la luminosité des points d'une image comprenant différentes régions de textures distinctes, caractérisé en ce qutil comprend un circuit d'extraction d'autant d'échantillons que de régions de textures distinctes, et un dispositif de synthèse de texture prévu pour effectuer autant d'opérations de synthèse de texture qu'il y a d'échantillons ainsi extraits. 5. Dans un dispositif de transmission et/ou stockage de signaux représentatifs d'une texture disponibles sous la forme de signaux numériques correspondant à la luminosité des points d'une image et traités de façon à correspondre d'une part à une image de synthèse approximative de ladite texture et d'autre part à un échantillon représentatif des motifs de cette texture, dispositif de synthèse de signaux de texture, caractérisé en ce qu'il comprend un circuit de constitution de dictionnaire à partir d'au moins une série de blocs de même taille considérés dans lesdits signaux d'échantillon et un circuit de décoration, à l'aide des signaux de sortie dudit circuit de constitution de dictionnaire, de l'image de synthèse approximative. 6. Système de transmission et/ou stockage de signaux correspondant à des images au moins en partie texturées, ledit système comprenant au moins un dispositif selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'il comprend également (1) un circuit de séparation de l'image courante d'entrée en deux sous-images contenant l'une les parties texturées de ladite image et l'autre ses parties non texturées (2) un circuit de segmentation de ladite sous-image texturée en régions homogènes en texture éventuellement non connexes, dont les signaux de sortie sont fournis audit dispositif (3) un circuit de codage des contours desdites régions homogènes en texture et un circuit de codage de la sous-image non texturée, ainsi que, après transmission et/ou stockage, un circuit de décodage desdits contours et un circuit de décodage des signaux de sous-image non texturée (4) un circuit de reconstruction d'une image finale correspondant à ladite image courante d'entrée à partir des signaux de sortie desdits circuits de décodage et dudit dispositif.