Compression multi-vues de flux autostéréoscopiques

Multi-view compression of autostereoscopic streams

• Auteur / Autrice : Benjamin Battin
• Direction : Laurent Lucas
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Informatique
• Date : Soutenance le 04/07/2012
• Etablissement(s) : Reims
• Ecole(s) doctorale(s) : Ecole doctorale Sciences, technologies, santé (Reims, Marne ; 2000-2011)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Compression d'images

Mots clés libres

Compression

Multi-vues

Autoséréoscopie

Résumé

Le développement de la "3D" dans l'industrie cinématographique ainsi que la mise sur le marché de consoles telles que la Nintendo 3DS et d'écrans stéréoscopiques utilisant des lunettes (actives ou passives) accrédite la démocratisation du relief dans notre rapport à l'image. L'une des dernières technologies en matière de restitution relief est l'écran auto-stéréoscopique : il permet l'affichage simultané de plusieurs vues d'une même scène (généralement entre 2 ou 9) et ne nécessite pas le port de lunettes pour percevoir le relief. Les séquences auto-stéréoscopiques représentent un volume conséquent de données (lié au nombre de points de vue) qui est encore accentué par le fait que la technologie associée aux écrans est en constante évolution. En effet, les écrans actuels proposent des résolutions et des fréquences d'affichage de plus en plus élevées avec, notamment, l'arrivée prochaine sur le marché du standard UHDTV. Ces différents facteurs tendent à produire des volumes de données toujours plus conséquents qui doivent être compressés pour permettre leur transmission sur des réseaux ou pour faciliter leur stockage. Le travail de thèse, qui a été mené dans le cadre du projet "Cam-Relief", a pour objectif le développement de solutions logicielles dédiées à la compression multi-vues de séquences auto-stéréoscopiques. Chacune de nos contributions vise à répondre à un des besoins spécifiques suivant : la compression temps réel des séquences issues de nos systèmes d'acquisition, la compression sans perte de séquences destinées à la post-production ainsi qu'une alternative au standard de compression multi-vues actuel : H.264/MultiView-Coding. Nous présentons dans ce mémoire trois méthodes de compression multi-vues, chacune répondant aux trois besoins respectifs énoncés ci-dessus. La première, appelée MICA (Multirvew Image Compression Algortihm), est un algorithme de compression multi-vues temps réel qui exploite la corrélation inter-vues présente au sein des séquences auto-stéréoscopiques en utilisant le principe d'images de différence. Ces images de différence vont aussi nous permettre de mettre en avant les zones de l'images soumises à la parallaxe et ainsi permettre de les préserver le plus possible d'importantes distorsions. La deuxième contribution, nommé Multiview-LS (Lossless), est une adaptation au cas multi-vues de l'algorithme JPEG-LS. En modifiant la structure du schéma de prédiction de JPEG-LS, notre algorithme permet l'exploitation des corrélations temporelles et inter-vues spécifiques aux séquences auto-stéréoscopiques. Le troisième schéma de compression, enfin, propose un algorithme de compression basé sur l'approche LDI (Layered-Depth Image). La génération de celui-ci est basée sur une approche innovante utilisant des cartes de disparités entières. Nous proposons deux schémas dédiés à la compression de l'information chromatique du LDI : un basé sur l’utilisation de la DCT et l'autre basé sur l'utilisation de la DWT. L'information de disparité est quant à elle codée à l'aide d'un algorithme de compression sans perte.

The development of the "3D" in the film industry, the marketing of consoles suche as the Nintendo 3DS ans screens using stereoscopic glasses (active or passive) accredits the democratization of the 3DTV. One of the latest technologies associated to 3D resides in auto-stereoscopic displays which allow the simultaneous display of multiple views from a scene (usually between 2 and 9) and do not require glasses to perceive the depth impression. These auto-stereoscopic sequences represent a significant volume of data (related to the number of views) which is further accentuated by the fact that the technology associated with screens is constanly changing. Indeed, the current screens offer higher and higher resolutions and display frequencies, notably with the arrival of the UHDTV standard on the market. These factors tend to produce high amounts of data which have to be compressed in order to allow transmission over networks or for easy storage. The thesis, which was conducted under the project "CamRelief", aims to develop software solutions for the muli-view compression of these auto-stereoscopic sequences. Each of our contributions addresses a special need from the following : real-time compression of multi-view sequences produced but our acquisition systems, lossless compression of multi-view sequences for post-production and an alternative to the multi-view compression standard : H.264/MultiView-Coding. In this paper, we present three multi-view compression methods which meet the three respective needs outlined above. The first method, called MICA (Multiview Image Compression Algortihm) is a real-time multi-view compression algorithm which exploits the inter-view correlation by using the concept of much as possible from major distoritions. The second contribution, called Multiview-LS (Lossless), is a multi-view adaptation of the JPEG-LS algortihm. By changing the structure of the JPEG-LS prediction scheme, our algorithm allows the exploitation of temporal and interview correlations specific to auto-stéréoscopic sequences. Finally, the third compression scheme is based ont the LDI (Layered-Depth Image) concept. The LDI generation is based on an innovative approach using integer-valued disparity maps. We propose two schemes dedicated to the chromatic LDI information compression : one based on the use of the DCT and the other based on the use of the DWT. The disparity information is encoded using a lossless compression algorithm.