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Etude et simulation d’un système
de compression par transformation
en ondelettes
JPEG2000
PLAN I. Généralités sur l’image et la compression
o Compression d’image.
o Schéma fonctionnel de la compression d’image .
- Transformation
- Quantification
- Codage
II. Aperçu sur les normes de compression
o Norme JPEG et limitations .
o Passage au JPEG 2000 .
o Comparaison JPEG,JPEG2000.
III. Etude de la compression JPEG2000
o Transformation en ondelettes.
o Etapes de compression JPEG2000.
IV. Application et simulation
Généralités sur l’image et la
compression
●
Qu’est ce que la compression?
La compression consiste à réduire la taille physique de blocs
d’informations.
Définition
Fonctionnement
Pourquoi compresser les images ?
Le gain de place : réduire la redondance des données d'une image afin de pouvoir l'emmagasiner sans
occuper beaucoup d'espace.
Le gain en temps de traitement : Tactile Anywhere est une application qui permet de détecter un
contact sur une surface quelconque (par exemple une table) à partir de webcams.
La compatibilité : Les outils permettant de lire les données compressées ont été adaptés à ce
format.
la sécurité : la compression est très utilisée dans le cryptage de données.
Schéma fonctionnel de la compression des images
●
Transformation
La dépendance existante entre chacun des pixels et ses voisins, traduit une corrélation très forte sur l’image.
On essaie donc de tirer partie de cette corrélation, pour réduire le volume d’information en effectuant une
opération de décorrélation des pixels.
La décorrélation consiste à transformer les pixels initiaux en un ensemble de coefficients moins corrélés.
La quantification
La quantification des coefficients a pour but de réduire le nombre de bits nécessaires pour
leurs représentations. Elle représente une étape clé de la compression.
Aperçu sur les normes de
compression
JPEG
( Joined
Photographic
Experts Group)
GIF
( Graphics
Interchange
Format )
PNG
(Portable Network
Graphics )
BMP
( Bitmap )
Aperçu sur les normes de compression
TIFF
( Tagged Image File
Format )
La norme JPEG
- Présentation
- Avantages et
inconvénients
- Passage au JPEG2000
Destinée à la compression des images fixes en couleurs et à niveau de gris
Une méthode de compression non conservative de l'image. Elle s'appuie sur une
analyse de la perception de l'oeil humain, ainsi que sur l'usage de codeurs classiques
(RLE, et Huffman)
Une méthode très performante puisqu'elle peut réduire la taille d'une image de près
de 90%
La norme JPEG
Avantages
 Haut niveau de compression, spécialement dans les cas où la qualité de l’image est jugée de très
bonne à excellente.
 Utilisation de beaucoup de paramètres, ce qui permet aux utilisateurs avancés d’expérimenter la
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 Obtenir de bons résultats avec n’importe quelle image en tons continus, quelque soit la
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 Une méthode de compression sophistiquée mais pas trop complexe, ce qui autorise des
implémentations.
Inconvénient
s
 Une dégradation de l'image proportionnelle au facteur de compression.
 Le format JPEG est un format de compression destructeur :
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 Manque de flexibilité et son incapacité à satisfaire toutes les exigences
des applications d'aujourd'hui.
L'élaboration d'une nouvelle norme de codage d'images plus
flexible et performante
Passage au JPEG 2000
La norme JPEG2000
- Présentation
- Fonctionnalités
- Comparaison JPEG et
JPEG 2000
Obtenir des performances de compression à haut débit supèrieures à JPEG
Permettre d'organiser le fichier compressé de plusieurs manières, notamment
en fonction de la résolution désirée ou de la qualité de reconstruction.
Fournir la possibilité de coder des parties d'une image avec une qualité
supérieure à d'autres parties.
La norme JPEG2000
Décodage
Progressif
Région d'intérêt
ROI
Codage AVEC ou
SANS pertes
Détection
d'erreurs en
milieu bruité
Accès Aléatoire
aux différentes
zones de l'image
Flexibilité
Gestion des
images 32 bits
Transparence
Fonctionnalités
Comparaison entre JPEG et JPEG 2000
Image non compressée Compression JPEG à
taux maximal
Compression JPEG 2000 au
même taux
Etude de la compression JPEG2000
 Qu'est-ce que c'est une ondelette ?
 Une petite onde qui :
●
a un début et une fin
●
doit être de moyenne (d’intégrale) nulle
●
a un caractère oscillante et irrégulier
La transformée en ondelettes
20
 La transformée en ondelettes d'un signal S est la famille de
coefficients C(a, b) qui dépendent de deux indices :
a l'échelle
b la position
 La fonction est obtenue par translation (la
position) et dilatation (l'échelle) d’une fonction
particulière appelée ondelette mère:
La transformée en ondelettes
21
La transformée en ondelettes consiste à faire le produit scalaire entre
l’ondelette analysante et le signal.
La transformée en ondelettes
Principe : séparer le signal en deux composantes représentant :
●
l'allure générale du signal (basses fréquences)
●
les détails du signal (hautes fréquences)
22
La transformée en ondelettes discrète
23
La transformée en ondelettes discrète
24
LL1
LH1
HL1
HH1
Transformée en Ondelettes : Application sur une image
25
Le résultat !!
Transformation
en
Ondelettes Discrèt
Pré-traitement Quantification
Image
originale
Image
compressée
Encodeur
Codage
entropique
Schéma de la transformation
Permet de représenter
une image dans un
espace plus adaptée à
la compression des
données
Décomposition de l’mage :
- Hautes Fréquences (HF)
- Basses Fréquences (BF)
Application d’un
coefficient de perte qui
sera plus faible pour les
basses fréquences qui
contiennent plus
d’informations.
27
APPLICATION ET SIMULATION
Application dans le domaine médical
Le développement des nouvelles technologies d’imagerie, en particulier le scanner multi-barette, génère une rapide
augmentation du nombre d’images.
 Nombre moyen d’images qu’un radiologue est amené à lire par jour
- 80 000 en 2006
 A raison de 80..000 images par jour à 500 KB par image, un radiologue peut générer en moyenne 10 TBytes par an..
 10 radiologues dans un département médicale….!!
 Un seul examens peut comporter un milliers d’images qu’il faut archiver et/ou transmettre sur un réseau .
 La compression sans perte type JPEG ou mieux JPEG-LS n’autorise qu’un gain limité d’espace, même si déjà appréciable
Schèma Blocs JPEG2000
30
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  • 1. Etude et simulation d’un système de compression par transformation en ondelettes JPEG2000
  • 2. PLAN I. Généralités sur l’image et la compression o Compression d’image. o Schéma fonctionnel de la compression d’image . - Transformation - Quantification - Codage II. Aperçu sur les normes de compression o Norme JPEG et limitations . o Passage au JPEG 2000 . o Comparaison JPEG,JPEG2000. III. Etude de la compression JPEG2000 o Transformation en ondelettes. o Etapes de compression JPEG2000. IV. Application et simulation
  • 3. Généralités sur l’image et la compression
  • 4. ● Qu’est ce que la compression? La compression consiste à réduire la taille physique de blocs d’informations. Définition Fonctionnement
  • 5. Pourquoi compresser les images ? Le gain de place : réduire la redondance des données d'une image afin de pouvoir l'emmagasiner sans occuper beaucoup d'espace. Le gain en temps de traitement : Tactile Anywhere est une application qui permet de détecter un contact sur une surface quelconque (par exemple une table) à partir de webcams. La compatibilité : Les outils permettant de lire les données compressées ont été adaptés à ce format. la sécurité : la compression est très utilisée dans le cryptage de données.
  • 6. Schéma fonctionnel de la compression des images
  • 7. ● Transformation La dépendance existante entre chacun des pixels et ses voisins, traduit une corrélation très forte sur l’image. On essaie donc de tirer partie de cette corrélation, pour réduire le volume d’information en effectuant une opération de décorrélation des pixels. La décorrélation consiste à transformer les pixels initiaux en un ensemble de coefficients moins corrélés.
  • 8. La quantification La quantification des coefficients a pour but de réduire le nombre de bits nécessaires pour leurs représentations. Elle représente une étape clé de la compression.
  • 9. Aperçu sur les normes de compression
  • 10. JPEG ( Joined Photographic Experts Group) GIF ( Graphics Interchange Format ) PNG (Portable Network Graphics ) BMP ( Bitmap ) Aperçu sur les normes de compression TIFF ( Tagged Image File Format )
  • 11. La norme JPEG - Présentation - Avantages et inconvénients - Passage au JPEG2000
  • 12. Destinée à la compression des images fixes en couleurs et à niveau de gris Une méthode de compression non conservative de l'image. Elle s'appuie sur une analyse de la perception de l'oeil humain, ainsi que sur l'usage de codeurs classiques (RLE, et Huffman) Une méthode très performante puisqu'elle peut réduire la taille d'une image de près de 90% La norme JPEG
  • 13. Avantages  Haut niveau de compression, spécialement dans les cas où la qualité de l’image est jugée de très bonne à excellente.  Utilisation de beaucoup de paramètres, ce qui permet aux utilisateurs avancés d’expérimenter la compression/qualité désirée.  Obtenir de bons résultats avec n’importe quelle image en tons continus, quelque soit la dimension, la couleur, la résolution ou autres caractéristiques de l’image.  Une méthode de compression sophistiquée mais pas trop complexe, ce qui autorise des implémentations.
  • 14. Inconvénient s  Une dégradation de l'image proportionnelle au facteur de compression.  Le format JPEG est un format de compression destructeur : l'information perdue ne peut pas être récupérée.  Manque de flexibilité et son incapacité à satisfaire toutes les exigences des applications d'aujourd'hui. L'élaboration d'une nouvelle norme de codage d'images plus flexible et performante Passage au JPEG 2000
  • 15. La norme JPEG2000 - Présentation - Fonctionnalités - Comparaison JPEG et JPEG 2000
  • 16. Obtenir des performances de compression à haut débit supèrieures à JPEG Permettre d'organiser le fichier compressé de plusieurs manières, notamment en fonction de la résolution désirée ou de la qualité de reconstruction. Fournir la possibilité de coder des parties d'une image avec une qualité supérieure à d'autres parties. La norme JPEG2000
  • 17. Décodage Progressif Région d'intérêt ROI Codage AVEC ou SANS pertes Détection d'erreurs en milieu bruité Accès Aléatoire aux différentes zones de l'image Flexibilité Gestion des images 32 bits Transparence Fonctionnalités
  • 18. Comparaison entre JPEG et JPEG 2000 Image non compressée Compression JPEG à taux maximal Compression JPEG 2000 au même taux
  • 19. Etude de la compression JPEG2000
  • 20.  Qu'est-ce que c'est une ondelette ?  Une petite onde qui : ● a un début et une fin ● doit être de moyenne (d’intégrale) nulle ● a un caractère oscillante et irrégulier La transformée en ondelettes 20
  • 21.  La transformée en ondelettes d'un signal S est la famille de coefficients C(a, b) qui dépendent de deux indices : a l'échelle b la position  La fonction est obtenue par translation (la position) et dilatation (l'échelle) d’une fonction particulière appelée ondelette mère: La transformée en ondelettes 21
  • 22. La transformée en ondelettes consiste à faire le produit scalaire entre l’ondelette analysante et le signal. La transformée en ondelettes Principe : séparer le signal en deux composantes représentant : ● l'allure générale du signal (basses fréquences) ● les détails du signal (hautes fréquences) 22
  • 23. La transformée en ondelettes discrète 23
  • 24. La transformée en ondelettes discrète 24
  • 25. LL1 LH1 HL1 HH1 Transformée en Ondelettes : Application sur une image 25
  • 27. Transformation en Ondelettes Discrèt Pré-traitement Quantification Image originale Image compressée Encodeur Codage entropique Schéma de la transformation Permet de représenter une image dans un espace plus adaptée à la compression des données Décomposition de l’mage : - Hautes Fréquences (HF) - Basses Fréquences (BF) Application d’un coefficient de perte qui sera plus faible pour les basses fréquences qui contiennent plus d’informations. 27
  • 29. Application dans le domaine médical Le développement des nouvelles technologies d’imagerie, en particulier le scanner multi-barette, génère une rapide augmentation du nombre d’images.  Nombre moyen d’images qu’un radiologue est amené à lire par jour - 80 000 en 2006  A raison de 80..000 images par jour à 500 KB par image, un radiologue peut générer en moyenne 10 TBytes par an..  10 radiologues dans un département médicale….!!  Un seul examens peut comporter un milliers d’images qu’il faut archiver et/ou transmettre sur un réseau .  La compression sans perte type JPEG ou mieux JPEG-LS n’autorise qu’un gain limité d’espace, même si déjà appréciable
  • 31. Merci pour votre attention 

Notes de l'éditeur

  1. Sujets dont vous pouvez parler : Extensions de nom de fichiers JPEG <number>
  2. Sujets dont vous pouvez parler : Extensions de nom de fichiers JPEG <number>
  3. Sujets dont vous pouvez parler : Extensions de nom de fichiers JPEG <number>
  4. Sujets dont vous pouvez parler : Extensions de nom de fichiers JPEG <number>
  5. Scalabilité : caoacité à maintenir ces fonctionnalités <number>
  6. <number>
  7. Sujets dont vous pouvez parler : Extensions de nom de fichiers JPEG <number>
  8. <number> Une petite onde (ou vague) qui a un début et une fin Utilisation : Représenter une fonction (ou un signal) comme une somme pondérée de ces petites ondes translatées ou dilatées. A wavelet is a waveform of effectively limited duration that has an average value of zero. And where sinusoids are smooth and predictable, wavelets tend to be irregular and asymmetric. La fonction doit être oscillante et d’intégrale nulle. doit être de carré intégrable. peut être à valeurs complexes. Il existe de nombreuses ondelettes mères possibles. Ainsi définie c’est une transformation continue à rapprocher de la transformation de Fourier continue. La transformation en ondelette est une transformation Linéaire
  9. <number>
  10. <number>
  11. Sujets dont vous pouvez parler : Extensions de nom de fichiers JPEG <number>
  12. <number>
  13. <number>
  14. <number>