Light-field image and video compression for future immersive applications

par Antoine Dricot

Thèse de doctorat en Signal et image

Sous la direction de Marco Cagnazzo.

Le président du jury était Fernando Pereira.

Le jury était composé de Frédéric Dufaux, Joël Jung, Béatrice Pesquet-Popescu, Thomas Maugey.

Les rapporteurs étaient Gauthier Lafruit, Adrian Munteanu.

  • Titre traduit

    Compression d'image et vidéo light-field pour les futures applications immersives


  • Résumé

    L’évolution des technologies vidéo permet des expériences de plus en plus immersives. Cependant, les technologies 3D actuelles sont encore très limitées et offrent des situations de visualisation qui ne sont ni confortables ni naturelles. La prochaine génération de technologies vidéo immersives apparait donc comme un défi technique majeur, en particulier avec la prometteuse approche light-field (LF). Le light-field représente tous les rayons lumineux dans une scène. De nouveaux dispositifs d’acquisition apparaissent, tels que des ensembles de caméras ou des appareils photo plénoptiques (basés sur des micro-lentilles). Plusieurs sortes de systèmes d’affichage ciblent des applications immersives, comme les visiocasques ou les écrans light-field basés sur la projection, et des applications cibles prometteuses existent déjà (e.g. la vidéo 360°, la réalité virtuelle, etc.). Depuis plusieurs années, le light-field a stimulé l’intérêt de plusieurs entreprises et institutions, par exemple dans des groupes MPEG et JPEG. Les contenus light-feld ont des structures spécifiques et utilisent une quantité massive de données, ce qui représente un défi pour implémenter les futurs services. L'un des buts principaux de notre travail est d'abord de déterminer quelles technologies sont réalistes ou prometteuses. Cette étude est faite sous l'angle de la compression image et vidéo, car l'efficacité de la compression est un facteur clé pour mettre en place ces services light-field sur le marché. On propose ensuite des nouveaux schémas de codage pour augmenter les performances de compression et permettre une transmission efficace des contenus light-field sur les futurs réseaux.


  • Résumé

    Evolutions in video technologies tend to offer increasingly immersive experiences. However, currently available 3D technologies are still very limited and only provide uncomfortable and unnatural viewing situations to the users. The next generation of immersive video technologies appears therefore as a major technical challenge, particularly with the promising light-field (LF) approach. The light-field represents all the light rays (i.e. in all directions) in a scene. New devices for sampling/capturing the light-field of a scene are emerging fast such as camera arrays or plenoptic cameras based on lenticular arrays. Several kinds of display systems target immersive applications like Head Mounted Display and projection-based light-field display systems, and promising target applications already exist. For several years now this light-field representation has been drawing a lot of interest from many companies and institutions, for example in MPEG and JPEG groups. Light-field contents have specific structures, and use a massive amount of data, that represent a challenge to set up future services. One of the main goals of this work is first to assess which technologies and formats are realistic or promising. The study is done through the scope of image/video compression, as compression efficiency is a key factor for enabling these services on the consumer markets. Secondly, improvements and new coding schemes are proposed to increase compression performance in order to enable efficient light-field content transmission on future networks.


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