Compression of Multi-View-plus-Depth (MVD) data: from perceived quality analysis to MVD coding tools designing
Compression des données Multi-View-plus-Depth (MVD): de l'analyse de la qualité perçue à l'élaboration d'outils pour le codage des données MVD
Résumé
This thesis is meant to investigate new multi-view-plus-depth (MVD) coding frameworks limiting as much as possible the perceptible distortions occurring in the views synthesized from decompressed data. Our objectives thus particularly concern the development of perceptually driven tools in the context of MVD coding. The difficulties we tackle lie in the fact that not only the distortions sources are multiple but there is no dedicated quality assessment tool for this specific type of data. For this reason, this thesis is focused on two main issues: the synthesized views quality evaluation and their specific artifacts and the conception of new compression scheme for MVD data based on perceived quality criteria. In this thesis, we conducted several studies in order to qualify DIBR related artifacts in synthesized views. Student's t-test results from ACR-HR and Paired Comparisons scores have led to the determination of reliability of usual subjective image/video quality assessment methods when used for the evaluation of synthesized views. The performances of usual objective image/video quality metrics has been evaluated through their correlations with subjective scores. We then focused on depth maps compression. We proposed two depth map coding schemes that are based on a compression method for 2D still images, namely LAR method. Based on our observations and experimentations, we proposed a representation and coding strategy that meets the need for depth edges preservation while ensuring high compression rate. Comparisons with state-of-the-art codecs such as H.264/AVC and HEVC showed improvements in terms of visual quality at low bit-rates. We also conducted studies regarding the bit-rate allocation issue in the context of MVD coding. The results of this thesis can be useful for the conception of new image/video quality assessment protocols, in the context of MVD; for the conception of new objective quality metrics; for improving MVD coding schemes by integrating our proposed tools; for the optimization of MVD coding methods from our studies on the relationships between texture and depth data.
Cette thèse aborde la problématique de compression des vidéos multi-vues avec pour pilier un souci constant du respect de la perception humaine du media, dans le contexte de la vidéo 3D. Les études et les choix portés durant cette thèse se veulent orientés par la recherche de la meilleure qualité perçue possible des vues synthétisées. L'enjeu des travaux que de cette thèse réside dans l'investigation de nouvelles techniques de compression des données multi-view-plus-depth (MVD) limitant autant que possible les dégradations perceptibles sur les vues synthétisées à partir de ces données décodées. La difficulté vient du fait que les sources de dégradations des vues synthétisées sont d'une part multiples et d'autre part difficilement mesurables par les techniques actuelles d'évaluation de qualité d'images. Pour cette raison, les travaux de cette thèse s'articulent autour de deux axes principaux: l'évaluation de la qualité des vues synthétisées ainsi que les artefacts spécifiques et l'étude de schémas de compression des données MVD aidée de critères perceptuels. Durant cette thèse nous avons réalisé des études pour caractériser les artefacts liés aux algorithmes DIBR. Les analyses des tests de Student réalisés à partir des scores des tests de Comparaisons par paires et ACR-HR ont permis de déterminer l'adéquation des méthodes d'évaluation subjective de qualité pour le cas des vues synthétisées. L'évaluation des métriques objectives de qualité d'image/vidéo ont également permis d'établir leur corrélation avec les scores subjectifs. Nous nous sommes ensuite concentrés sur la compression des cartes de profondeur, en proposant deux méthodes dérivées pour le codage des cartes de profondeur et basées sur la méthode LAR. En nous appuyant sur nos observations, nous avons proposé une stratégie de représentation et de codage adaptée au besoin de préserver les discontinuités de la carte tout en réalisant des taux de compression importants. Les comparaisons avec les codecs de l'état de l'art (H.264/AVC, HEVC) montrent que notre méthode propose des images de meilleure qualité visuelle à bas débit. Nous avons également réalisé des études sur la répartition du débit entre la texture et la profondeur lors de la compression de séquences MVD. Les résultats de cette thèse peuvent être utilisés pour aider à la conception de nouveaux protocoles d'évaluation de qualité de données de synthèse; pour la conception de nouvelles métriques de qualité; pour améliorer les schémas de codage pour les données MVD, notamment grâce aux approches originales proposées; pour optimiser les schémas de codage de données MVD, à partir de nos études sur les relations entre la texture et la profondeur.
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