Pruning et compression de contenus multi-vues pour le codage vidéo immersif

Pruning and compression of multi-view content for immersive video coding

• Auteur / Autrice : Marta Milovanovic
• Direction : Marco Cagnazzo, Félix Henry
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Signal, Images, Automatique et Robotique
• Date : Soutenance le 06/07/2023
• Etablissement(s) : Institut polytechnique de Paris
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale de l'Institut polytechnique de Paris
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire Traitement et communication de l'information (Paris ; 2003-....) - Laboratoire de Traitement et Communication de l'Information
• Partenaire(s) de recherche : Etablissement opérateur d'inscription : Télécom Paris (Palaiseau ; 1977-....)
• Jury : Président / Présidente : Mohamed-Chaker Larabi
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Mohamed-Chaker Larabi, Aline Roumy, Gauthier Lafruit, Frédéric Dufaux
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Aline Roumy, Gauthier Lafruit

Mots clés

Mots clés contrôlés

Codage

Compression vidéo

Traitement d'images

Vidéo numérique

Mots clés libres

Codage vidéo immersif

MPEG Immersive Video

Traitement vidéo

Synthèse

Carte de profondeur

Compression vidéo

Immersive video coding

MPEG Immersive Video

Video processing

Rendering

Depth map

Video compression

Résumé

Cette thèse aborde le problème de la compression efficace de contenus vidéo immersifs, représentés avec le format Multiview Video plus Depth (MVD). Le standard du Moving Picture Experts Group (MPEG) pour la transmission des données MVD est appelé MPEG Immersive Video (MIV), qui utilise des codecs vidéo 2D compresser les informations de texture et de profondeur de la source. Par rapport au codage vidéo traditionnel, le codage vidéo immersif est complexe et limité non seulement par le compromis entre le débit binaire et la qualité, mais aussi par le débit de pixels. C'est pourquoi la MIV utilise le pruning pour réduire le débit de pixels et les corrélations entre les vues et crée une mosaïque de morceaux d'images (patches). L'estimation de la profondeur côté décodeur (DSDE) est apparue comme une approche alternative pour améliorer le système vidéo immersif en évitant la transmission de cartes de profondeur et en déplaçant le processus d'estimation de la profondeur du côté du décodeur. DSDE a été étudiée dans le cas de nombreuses vues entièrement transmises (sans pruning). Dans cette thèse, nous démontrons les avancées possibles en matière de codage vidéo immersif, en mettant l'accent sur le pruning du contenu de source. Nous allons au-delà du DSDE et examinons l'effet distinct de la restauration de la profondeur au niveau du patch du côté du décodeur. Nous proposons deux approches pour intégrer la DSDE sur le contenu traité avec le pruning du MIV. La première approche exclut un sous-ensemble de cartes de profondeur de la transmission, et la seconde approche utilise la qualité des patchs de profondeur estimés du côté de l'encodeur pour distinguer ceux qui doivent être transmis de ceux qui peuvent être récupérés du côté du décodeur. Nos expériences montrent un gain de 4.63 BD-rate pour Y-PSNR en moyenne. En outre, nous étudions également l'utilisation de techniques neuronales de synthèse basées sur l'image (IBR) pour améliorer la qualité de la synthèse de nouvelles vues et nous montrons que la synthèse neuronale elle-même fournit les informations nécessaires au pruning du contenu. Nos résultats montrent un bon compromis entre le taux de pixels et la qualité de la synthèse, permettant d'améliorer la synthèse visuelle de 3.6 dB en moyenne.

This thesis addresses the problem of efficient compression of immersive video content, represented with Multiview Video plus Depth (MVD) format. The Moving Picture Experts Group (MPEG) standard for the transmission of MVD data is called MPEG Immersive Video (MIV), which utilizes 2D video codecs to compress the source texture and depth information. Compared to traditional video coding, immersive video coding is more complex and constrained not only by trade-off between bitrate and quality, but also by the pixel rate. Because of that, MIV uses pruning to reduce the pixel rate and inter-view correlations and creates a mosaic of image pieces (patches). Decoder-side depth estimation (DSDE) has emerged as an alternative approach to improve the immersive video system by avoiding the transmission of depth maps and moving the depth estimation process to the decoder side. DSDE has been studied for the case of numerous fully transmitted views (without pruning). In this thesis, we demonstrate possible advances in immersive video coding, emphasized on pruning the input content. We go beyond DSDE and examine the distinct effect of patch-level depth restoration at the decoder side. We propose two approaches to incorporate decoder-side depth estimation (DSDE) on content pruned with MIV. The first approach excludes a subset of depth maps from the transmission, and the second approach uses the quality of depth patches estimated at the encoder side to distinguish between those that need to be transmitted and those that can be recovered at the decoder side. Our experiments show 4.63 BD-rate gain for Y-PSNR on average. Furthermore, we also explore the use of neural image-based rendering (IBR) techniques to enhance the quality of novel view synthesis and show that neural synthesis itself provides the information needed to prune the content. Our results show a good trade-off between pixel rate and synthesis quality, achieving the view synthesis improvements of 3.6 dB on average.