compression d'images appliquee aux angiographies cardiaques

Chapitre I-1: Etude bibiographique des méthodes de compression d’images
L’efficacité d’une méthode prédictive est fortement liée à l’adéquation de la fonction de
prédiction aux symboles à coder afin que les valeurs d’erreur de prédiction soient faibles.
On peut rendre les méthodes différentielles et les méthodes prédictives irréversibles si on
code les différences ou les erreurs de prédiction de façon approchée. Le débit maximal
après codage dans le cas sans perte est égal à l’entropie de la séquence d’erreurs de
prédiction.
Dans ses systèmes numériques d’angiographie cardiaque, de type DCI ou Integris, la
société Philips Medical Systems utilise depuis le début des années 90 un système basé
sur la méthode DPCM pour le codage des images stockées sur disque dur. En raison des
cadences d’acquisition et de visualisation très élevées en cardiologie (12.5 et 25 im/sec,
voire 50 im/sec), le codage est réalisé par un matériel spécialisé. Un réglage de la
machine, rend possible l’augmentation du taux de compression au-dessus du seuil de
réversibilité (environ 2:1) et permet ainsi de gagner encore plus d’espace disque. Cela se
fait en allouant moins de bits pour coder l’erreur de prédiction.
Une méthode bien connue de type différentielle ou prédictive est la modulation delta
(DM (1) ) [SCHI-70] [STEE-75]. C’est la plus simple de ces méthodes. On transmet le
premier symbole, et on prédit chaque symbole comme étant égal à son prédécesseur.
L’erreur de prédiction est codée sur 1 bit en ne conservant que l’information sur le signe
de cette erreur. On décode chaque symbole en l’augmentant ou le diminuant d’un pas fixe
par rapport à son prédécesseur, selon que l’erreur de prédiction était positive ou négative.
Cette méthode est de fait irréversible.
2.2.2. Méthodes par plages (Runlength coding)
Une plage est une succession de symboles ayant la même valeur. Pour chaque plage
rencontrée dans la séquence, on code sa valeur et le nombre de symboles qu’elle
comprend. Pour que cette méthode soit utile, il faut que la longueur moyenne des plages
soit suffisamment élevée.
Le Runlength Coding (RLC) est utilisé par les fax dont les images sont binaires. Il est
aussi largement utilisé dans les méthodes par transformation, comme par exemple JPEG:
après avoir calculé les coefficients du domaine des fréquences et les avoir quantifiés
(tronqués ou arrondis), on obtient un grand nombre de valeurs nulles, qui se prêtent bien
au RLC.
2.2.3. Codeurs entropiques
Le but du codage entropique est de s’approcher le plus possible de l’entropie H 0 (équation
I-1-1) de la séquence de symboles, en affectant les codes les plus courts possibles aux
symboles de probabilité élevée et vice versa. Ces systèmes sont conçus de manière à ce
que les codes résultants, bien que de longueur variable, puissent être décodés de façon
unique.
La première méthode de ce type a été l’algorithme de Shannon-Fano, résultant des
réflexions sur la théorie de l’information de l’après-guerre. Après avoir classé par ordre de
probabilité croissante les symboles, on les divise en deux parties dont la somme des
probabilités est comparable. La première partie a un code débutant par 0, la deuxième
partie par 1. On divise ensuite chaque partie de nouveau en deux et on rajoute de
nouveau un 0 ou un 1, et ainsi de suite jusqu’à avoir des parties avec un seul symbole.
Pour un symbole, le code résultant est constitué de la succession de 0 et 1 qui ont été
affectés.
1 DM: de l'anglais "Delta Modulation"
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