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Compression d'images satellite par post-transformées dans le domaine ondelettes

Delaunay, Xavier (2008) Compression d'images satellite par post-transformées dans le domaine ondelettes. (Satellite image compression by post-transforms in the wavelet domain.)

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Abstract

Le CNES s'intéresse aux nouvelles transformées pour accroître les performances de la compression d'images à bord des satellites d'observation de la Terre. Dans cette thèse nous étudions les post-transformées. Elles sont appliquées après la transformée en ondelettes. Chaque bloc de coefficients d'ondelettes est de nouveau transformé dans une base sélectionnée dans un dictionnaire par minimisation d'un critère débit-distorsion. Nous commençons par mettre en évidence des dépendances entre coefficients d'ondelettes qui limitent les performances en compression. Nous étudions ensuite la transformée en bandelettes par blocs, qui est à l'origine des post-transformées, et nous en optimisons les paramètres pour la compression d'images satellite. En particulier nous adaptons la méthode d'optimisation de Shoham et Gersho à la sélection de la meilleure base de bandelettes. Nous en déduisons une formule du multiplicateur de Lagrange optimal quiintervient dans le critère de sélection. Dans un deuxième temps, nous analysons les dépendances entre coefficients d'ondelettes qui ne sont pas prises en comptes par les bandelettes et nous définissons de nouvelles bases de post-transformées. Les bases construites par ACP minimisent les corrélations entre coefficients post-transformés et compactent l'énergie de chaque bloc sur un petit nombre de coefficients. Cette propriété est exploitée lors du codage entropique. Enfin, nous modifions le critère de sélection des bases pour adapter la post-transformée à une compression progressive. Nous employons alors la post-transformée de Hadamard dans le codeur du CCSDS le tout ayant une faible complexité calculatoire. ABSTRACT : The French Space Agency, CNES, is interested in the transforms derived from the wavelets in order to increase the image compression efficiency on-board of Earth observation satellites. In this thesis, the post-transforms are studied. They are employed after the wavelet transform. Each block of wavelet coefficients is further transformed in a basis selected among a dictionary by minimization of a rate- istortion criterion. First, we emphasize dependencies between wavelet coefficients limiting the compression efficiency. Then, we study the bandelet transform by blocks, from which the post-transforms derive, and we optimize its parameter for the compression of satellite images. Particularly, we adapt Shoham and Gersho optimization method to the problem of the selection of the best bandelet basis. We deduce from these results an expression of the optimal Lagrangian multiplier used in the rate-distortion criterion. Next, we analyze dependencies between wavelet coefficient which are not exploited by the bandelet transform and we define new post-transform bases. Bases build by PCA minimize the correlations between post-transformed coefficients and compact the energy of each block on a small number of coefficients. This feature is exploited during the entropy coding process. Last, we modify the bases selection criterion to adapt the post-transform to progressive compression schemes. We then employ the Hadamard post-transform with the CCSDS image encoder to obtain a low computational complexity yet efficient compression scheme

Department or laboratory:Laboratoire des Télécommunications Spatiales et Aéronautiques - TéSA (Toulouse, France)
Directeur de thèse:Castanié, Francis
Uncontrolled Keywords:Compression d'images - Applications satellites - Post-transformées - Transformée en bandelettes - Transformée en ondelettes - Optimisation débit-distorsion - Codage par plans de bits. KEYWORDS : Image coding - Satellite applications - Post-transforms - Bandelet transform - Wavelet transform - Rate-distortion optimization - Bit-plane coding
Subjects:Telecommunications and networks > Image processing
Deposited On:27 February 2009

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