Brevet FR2880454A1 — publié le 20060707

DISPOSITIF ET PROCEDE DE REHAUSSEMENT DE CONTOURS 1. Domaine de l'invention L'invention concerne un procédé et un dispositif de traitement d'images (ou de séquences d'images) visant à l'améliorer le rendu visuel de ces images (ou séquences d'images), celles- ci ayant été préalablement filtrées à l'aide de filtres polyphase en vue par exemple de leur ré-interpolation. 2. Etat de l'art Le filtrage polyphase est une technique connue. Il consiste à appliquer un filtre de type multiplication/addition sur un signal en modifiant les coefficients de ce filtre selon un critère de phase. Un filtrage de type multiplication/addition consiste à multiplier les échantillons x(i) du signal initial par les coefficients akdu filtre. Pour un filtre de coefficients ((2_2, , ao, a,, a2), le signal filtré a une valeur associée X(i) égale à: X(i) = lak *x(i+k) k-=-2 Dans le cadre du filtrage polyphase, les coefficients ak du filtre varient en fonction d'un critère de phase. Cette phase est un paramètre d'entrée du filtrage. Un tel filtre est notamment utilisé dans le but de ré-interpoler une image. Le filtrage polyphase est utilisé par exemple pour ré-interpoler une image dans le but de compenser une déformation D de cette image due par exemple au tube d'un écran de type CRT. On applique sur l'image source /S avant son affichage sur l'écran une déformation inverse d (d= D- ') de celle induite par le tube afin d'afficher sur l'écran une image qui n'est pas déformée. La figure 1 représente par des cercles les positions des pixels P (référencés 10 dans cette figure) sur la grille initiale correspondant à l'image source 1, à ré-interpoler. La figure 2 représente des déplacements de pixels P de la grille initiale. Sur cette figure, les cercles représentent les positions des pixels P de la grille initiale et les croix les positions des pixels cible P' correspondant aux pixels P ayant subi un déplacement. Lorsqu'on applique une déformation d sur l'image source, chaque pixel P de la grille initiale (référencé 10 dans la figure 1) de coordonnés (x,y) subit un déplacement dX en X (i.e. dans la direction horizontale) et un déplacement dY en Y (i.e. dans la direction verticale). La ré-interpolation à l'aide du filtre polyphase consiste à calculer la valeur 1s(x+dX, y+dY) associée au pixel P', appelé pixel cible, de coordonnées (x+dX, y+dY), où dX et dY correspondent généralement à des déplacements d'un nombre non entier de pixels. Cette valeur est interpolée successivement en X et en Y à l'aide d'un filtre polyphase dont la phase dépend du déplacement subi en X et en Y. On calcule donc à l'aide du filtre polyphase l'image P' de tous les pixels P de la grille initiale. On obtient donc une image If de même taille que l'image source où 1t(x,y) = ls (x+dX,y+dY). Pour cette application, la phase à employer comme paramètre d'entrée du filtre est égale au décalage entre la position du pixel cible P' et la position du pixel P de la grille initiale le plus proche. Dans le cas où l'écart inter-pixel sur la grille initiale n'est pas égal à 1, la phase à employer comme paramètre d'entrée du filtre est égale au décalage entre la position du pixel cible P' et la position du pixel P de la grille initiale le plus proche divisé par l'écart inter- pixel. En conséquence, les phases sont telles que leur valeur est comprise dans l'intervalle]-0.5; 0.5]. Par exemple, sur la figure 2, le pixel 20 est un pixel qui ne s'est pas déplacé par rapport à la grille initiale (i.e. dX=dY=0) . On utilise donc successivement le filtre de phase nulle en X et le filtre de phase nulle en Y pour interpoler sa valeur. Le pixel 21 s'est déplacé de '/2 pixel par rapport à la grille initiale en X (i.e. dX=0.5 et dY=O). On utilise donc successivement le filtre de phase 0.5 en X et le filtre de phase nulle en Y pour interpoler sa valeur. Le pixel 22 s'est déplacé de 1/4 de pixel par rapport à la grille initiale en X et 1/2 pixel en Y (i.e. dX=0.25 et dY=0.5). On utilise donc successivement le filtre de phase 0.25 en X et le filtre de phase 0.5 en Y pour interpoler sa valeur. Enfin, le pixel 23 est décalé de 3/4 de pixel par rapport à la grille initiale en X (i.e. dX=0.75 et dY=O). On utilise donc successivement le filtre de phase -0.25 en X et le filtre de phase nulle en Y pour interpoler sa valeur. La figure 3 représente la réponse impulsionnelle d'un filtre polyphase classique sur 5 points s'étendant de -2,5 à 2,5. Deux jeux de coefficients 30 et 31 sont représentés. Le jeu de coefficients 30, calculé pour la phase 0.05, est représenté par les carrés et le jeu de coefficients 31, calculé pour la phase, -0,4 est représenté par les triangles. Comme illustré sur la figure 3, le filtrage polyphase agit donc comme un filtrage passe-bas sur l'image source et varie selon la phase associée au filtre polyphase. Ainsi, un contour, initialement uniforme, traversant une image voit son contraste varier en fonction de la phase du filtre appliqué localement pour la ré-interpolation de l'image source, ce qui pose problème. En effet, le contraste des contours étant un élément essentiel pour l'appréciation de la netteté d'une image, il est important que celui-ci soit préservé. 3. Résumé de l'invention L'invention a pour but de pallier ces inconvénients de l'art antérieur. A cet effet, la présente invention propose un procédé ayant pour objectif d'améliorer le rendu visuel d'images (ou de séquences d'images) ayant été préalablement filtrées à l'aide de filtres polyphase. Plus particulièrement, l'invention vise à renforcer le contraste aux endroits où il a été atténué du fait du filtrage polyphase et ainsi uniformiser le rendu visuel des contours. A cet effet, l'invention propose un procédé de traitement d'images comprenant une composante verticale et une composante horizontale. Le procédé comprend une étape de filtrage d'images par un filtre polyphase, une étape d'estimation locale sur les images filtrées d'une baisse de contraste des contours, une étape d'extraction de contours sur les images filtrées et une étape de réhaussement des contours sur les images filtrées, l'amplitude du réhaussement étant fonction de la baisse de contraste estimée pour le contour considéré. Préférentiellement, les étapes s'appliquent dans un premier temps selon une première composante parmi les composantes horizontale et verticale des images et dans un second temps selon l'autre des composantes horizontale et verticale. Avantageusement, la baisse de contraste des contours est estimée localement à partir des coefficients du filtre polyphase. Selon une caractéristique particulière, la baisse de contraste est égale à la différence entre le maximum des coefficients du filtre pour une phase donnée et le maximum absolu des coefficients du filtre polyphase. Cette différence est normalisée par le maximum absolu du filtre polyphase. Préférentiellement, un pixel de coordonnées x et y appartenant à l'image dont les contours ont été réhaussés selon la composante horizontale présente un 10 niveau de gris Ix,allé e (x, y) défini comme suit: 1xora,,ée (x,Y) = 1x f(x,Y)+ ax.I,(x,y), où 1, est l'image filtrée par le filtre polyphase selon la composante horizontale, où Ix. (x, y) est la valeur du pixel à l'étape d'extraction de contours selon la composante horizontale, et où a x est l'estimation de la baisse de contraste selon la composante horizontale. De même, selon l'invention, un pixel de coordonnées x et y appartenant à l'image dont les contours ont été réhaussés selon la composante verticale a 20 un niveau de gris IY,Q;,.e(x, Y) défini comme suit: Iyrrauée(x,Y) =1r(x,Y)+aY.IY (x,y) , où IY r est l'image filtrée par le filtre polyphase selon la composante verticale, où IY.(x,y) est la valeur du pixel à l'étape d'extraction de contours selon la composante verticale, et où ay est l'estimation de la baisse de contraste selon la composante verticale. L'invention concerne également un dispositif de traitement d'images comprenant une composante verticale et une composante horizontale. Selon l'invention, le dispositif comprend des moyens pour filtrer des images par un filtre polyphase. Il comprend, en outre: des moyens d'extraction pour extraire des contours sur les images filtrées, des moyens d'estimation pour estimer localement sur les images filtrées une baisse de contraste des contours, des moyens de réhaussement pour réhausser les contours, l'amplitude du réhaussement des contours étant fonction de la baisse de contraste estimée par les moyens d'estimation pour le contour considéré. Préférentiellement, l'ensemble des moyens traitent dans un premier temps une première composante parmi les composantes horizontale et verticale des images et dans un deuxième temps l'autre des composantes horizontale et verticale. Avantageusement, les moyens d'estimation calculent la baisse de contraste des contours à partir des coefficients du filtre polyphase. 4. Listes des figures, L'invention sera mieux comprise et illustrée au moyen d'exemples de modes de réalisation et de mise en oeuvre avantageux, nullement limitatifs, en référence aux figures annexées sur lesquelles: la figure 1 représente la grille initiale de pixels correspondant à l'image source; la figure 2 représente la grille finale de pixels correspondant à l'image ré-interpolée; la figure 3 représente la réponse impulsionnelle d'un filtre polyphase; la figure 4 illustre un procédé de traitement d'image selon l'invention, visant à améliorer le rendu visuel d'images filtrées par un filtre polyphase; et la figure 5 illustre un dispositif de traitement d'image selon l'invention, visant à améliorer le rendu visuel d'images filtrées par un filtre polyphase. 5. Description détaillée de l'invention L'invention consiste à estimer localement une baisse de contraste liée à un filtrage polyphase afin de renforcer ce contraste localement aux endroits où il a baissé et ainsi uniformiser le rendu visuel des contours. Le procédé selon l'invention est illustré par la figure 4. Le procédé comporte 4 étapes référencées 41 à 44 dans la figure 4. Sur cette figure, les modules représentés sont des unités fonctionnelles, qui peuvent ou non correspondre à des unités physiquement distinguables. Par exemple, ces modules ou certains d'entre eux peuvent être regroupés dans un unique composant, ou constituer des fonctionnalités d'un même logiciel. A contrario, certains modules peuvent éventuellement être composés d'entités physiques séparées. Selon l'invention toutes les étapes suivantes sont appliquées dans un premier temps selon l'une quelconque des composantes horizontale (X) ou verticale (Y) de l'image et dans un second temps selon l'autre composante. Dans la suite du document, les étapes sont décrites comme étant appliquées selon X sachant que les mêmes étapes sont ensuite appliquées selon Y. La première étape 41 de filtrage polyphase consiste à filtrer l'image source Is (référencée 40 sur la figure 4) en X par un filtre polyphase ff, dont la phase rP varie localement dans l'intervalle 1-0.5; 0.5] en fonction de la position du pixel cible P' par rapport à la grille initiale de l'image source. Lors d'une deuxième étape 42, une baisse de contraste ay est estimée en chaque pixel à partir des coefficients des filtres polyphase appliqués en X. Chacun des filtres issus de la sélection par le critère de phase présente des caractéristiques différentes. En particulier, chaque filtre modifie le contraste des contours d'une manière différente. Le contraste est ici défini par C = 'fgbgI/max, où fg est le niveau maximal du contour, bg est le niveau du fond et max est la dynamique maximale de l'image source (e.g. max = 255 si l'image source est codée en 8 bits). Cette définition du contraste est valable aussi bien pour les contours noirs sur fond blanc que les contours blancs sur fond noir. La baisse de contraste par un filtrage f4, pour une phase donnée P est définie para(p = Co Cf , où Co est le contraste après filtrage par le filtre de phase Co nulle et Cfa est le contraste après filtrage par le filtre de phase q. Cette baisse de contraste peut être estimée à partir des coefficients du filtre polyphase max o max comme étant: = , où max est le maximum absolu de la max o réponse impulsionnelle du filtre polyphase f4toutes phases confondues, et où maxi; est le maximum des coefficients du filtre f4, caractérisé par la phase q'. En général, max est égal au coefficient central du filtre pour la phase 0, i.e. max = max f,0(x) = fo(0) . Pour chaque pixel, on estime donc la valeur de la baisse de contraste ax en X. Cette valeur est stockée en mémoire. Le résultat du filtrage est une image notée lx f dans la suite du document.. Lors d'une troisième étape 43, l'image filtrée à l'étape précédentelXf est à nouveau filtrée afin d'en extraire une image de contours IX L'extraction de contours peut être réalisée par un filtre de type multiplication/addition, par exemple par le filtre de longueur 5 suivant: (-0.25, -0.25, 1, -0.25, -0.25). Cette extraction de contours sera effectuée en X. On exploitera à la fois la partie positive et la partie négative de ce filtrage d'extraction de contours afin d'extraire et donc de renforcer autant les contours clairs sur fond sombre que les contours sombres sur fond clair. Lors d'une quatrième étape 44, la baisse de contraste est utilisée pour pondérer localement l'amplitude d'une fonction de rehaussement de contours. A cet effet, l'image de contours extraits lx, est mélangée avec l'image lx f filtrée dont les contours sont issus. Le facteur ax de baisse de contraste estimé localement intervient pour pondérer le mélange selon la formule IX,,viiée(x, y) = IX f(x, y)+a.v.IX.(x, y) , où (référencée 45 dans la figure 4) est l'image résultat après traitement en X, lx / est l'image issue du filtrage polyphase en X et IX. est l'image des contours extraits en X. Les quatre étapes précédemment décrites sont ensuite appliquées sur l'image IX,rnr,ée selon la composante verticale Y, afin d'obtenir l'image finale. Lors des quatre étapes décrites précédemment, on pourrait également commencer par traiter le signal suivant la composante verticale (Y) et puis traiter par la suite le signal suivant la composante horizontale (X). L'invention concerne également un dispositif 50 visant à mettre en oeuvre le procédé décrit précédemment. Seuls les éléments essentiels du dispositif sont représentés sur la figure 5. Le dispositif selon l'invention contient notamment une mémoire 52 dans laquelle sont stockées les paramètres, e.g. les coefficients des différents filtres utilisés notamment pour la ré-interpolation (filtre polyphase) et pour l'extraction de contours. Le dispositif comprend également une unité de traitement 53 telle qu'un microprocesseur ou similaire comprenant les programmes de traitement, notamment le programme de filtrage des images par filtre polyphase en vue de leur ré-interpolation. L'unité de traitement comprend également les fonctions d'extraction de contours, de réhaussement de contours ainsi que d'estimation de baisse de constraste. En outre, le dispositif contient une interface d'entrées/sorties 51 pour recevoir le signal vidéo d'entrée et notamment les images sources devant être ré-interpolées. L'interface permet également de transmettre le signal vidéo traité, i.e. les images ré-interpolées dont les contours ont été homogénéisés et rehaussés selon le procédé de l'invention, par exemple au dispositif d'affichage 54. REVENDICATIONS 1. Procédé de traitement d'images constituée de pixels ou points image comprenant une composante verticale et une composante horizontale, ledit procédé comprenant une étape de filtrage d'images par un filtre polyphase (41) caractérisé en ce qu'il comprend, en outre, une étape d'estimation locale sur lesdites images filtrées d'une baisse de contraste des contours (42), une étape d'extraction de contours sur lesdites images filtrées (43) et une étape de réhaussement desdits contours sur lesdites images filtrées (44), l'amplitude dudit réhaussement étant fonction de la baisse de contraste estimée pour le contour considéré. 2. Procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce que lesdites étapes s'appliquent dans un premier temps selon une première composante parmi lesdites composantes horizontale et verticale desdites images et dans un second temps selon l'autre desdites composantes horizontale et verticale. 3. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que ladite baisse de contraste des contours est estimée localement à partir des coefficients du filtre polyphase. 4. Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que ladite baisse de contraste est égale à la différence entre le maximum des coefficients du filtre pour une phase donnée et le maximum absolu des coefficients du filtre polyphase, ladite différence étant normalisée par le maximum absolu du filtre polyphase. 5. Procédé selon l'une quelconque des revendications 2 à 4, caractérisé en ce qu'un pixel de coordonnées x et y appartenant à l'image dont les contours ont été réhaussés selon la composante horizontale présente un niveau de gris Ix,,.a;,,,e(x, y) défini comme suit: I,t, rallée (x, y) = Ix f (x, y) + x.I,.,(x,y), où lx f est l'image filtrée par le filtre polyphase selon ladite composante horizontale, où Ix.(x, y) est la valeur du pixel à l'étape d'extraction de contours selon ladite composante horizontale, et où ax est l'estimation de la baisse de contraste selon ladite composante horizontale. 6. Procédé selon l'une quelconque des revendications 2 à 4, caractérisé en ce qu'un pixel de coordonnées x et y appartenant à l'image dont les contours ont été réhaussés selon la composante verticale a un niveau de gris Iy,rai,ée(x,y) défini comme suit: y /robée (x, Y) = 'y (x, y) + a y "y (x, y) , où Iy f est l'image filtrée par le filtre polyphase selon ladite composante verticale, où Iyc.(x,y) est la valeur du pixel à l'étape d'extraction de contours selon ladite composante verticale, et où ay est l'estimation de la baisse de contraste selon ladite composante verticale. 7. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que l'étape d'extraction de contour est réalisée avec un filtre de 25 type multiplication/addition. 8. Procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce que ledit filtre est le filtre de coefficients (-0.25,-0.25,1,-0.25,-0.25) 9. Dispositif de traitement d'images constituée de pixels ou points image comprenant une composante verticale et une composante horizontale, ledit dispositif comprenant des moyens pour filtrer des images par un filtre polyphase (52, 53), caractérisé en ce qu'il comprend, en outre: des moyens d'extraction pour extraire des contours sur lesdites images filtrées (52, 53), des moyens d'estimation pour estimer localement sur lesdites images filtrées une baisse de contraste desdits contours (53), des moyens de réhaussement pour réhausser lesdits contours, l'amplitude du réhaussement desdits contours étant fonction de la baisse de contraste (53) estimée par lesdits moyens d'estimation pour le contour considéré. 10. Dispositif selon la revendication 9, caractérisé en ce que lesdits moyens d'estimation calculent ladite baisse de contraste des contours à partir des coefficients du filtre polyphase. 11. Dispositif selon la revendication 9 ou 10, caractérisé en ce qu'il est utilisé pour mettre en oeuvre le procédé selon l'une des revendications 1 à 8.