Techniques de codage d'images basées représentations parcimonieuses de scènes et prédiction spatiale multi-patches

In recent years, video compression eld has increased signicantly since the apparitionof H.264/AVC standard and of its successor HEVC. Spatial prediction in these standardsare based on the unidirectional propagation of neighboring pixels. Although very effectiveto extend pattern with the same characteristics, this prediction has limited performances toextrapolate complex textures. This thesis aims at exploring new spatial prediction schemesto improve the current intra prediction techniques, by extending these local schemes toglobal, multidimensional and multi-patches schemes. A hybrid prediction method based ontemplate and block matching is first investigated. This hybrid approach is then extended tomulti-patchs-based prediction of type "Neighbor Embedding" (NE). The other part of thisthesis is dedicated to the study of epitome image within the scope of image compression.The idea is to exploit spatial redundancies in the original image in order to rst extracta summary image containing the texture patches the most representative of the image,and then use this compacted representation to rebuild the original image. The conceptof epitome has been incorporated in two compression schemes, one of these algorithms isin rupture with the traditional techniques since the image blocks are processed, both atencoder and decoder sides, in a spatial order that depends on the image content and this inthe interest of propagating image structures. In this last compression algorithm, extendedH.264 Intra directional prediction modes and advanced multi-patches prediction methodshave been also included. These different solutions have been integrated in a H.264/AVCencoder in order to assess their coding performances with respect to H.264 intra modesand the state of the art relative to these dierent techniques.Au cours de ces dernières années, le domaine de la compression vidéo a connu un essorconsidérable avec le standard H.264/AVC et l'arrivée de son successeur HEVC. La prédictionspatiale de ces standards repose sur la propagation unidirectionnelle de pixels voisins.Bien que très efficace pour étendre des motifs répondants aux mêmes caractéristiques,cette prédiction présente des performances limitées lorsqu'il s'agit de propager des texturescomplexes. Cette thèse vise à explorer de nouveaux schémas de prédiction spatiale afind'améliorer les techniques actuelles de prédiction intra, en étendant ces schémas locaux etmonodimensionnels à des schémas globaux, multidimensionnels et multi-patches. Une première méthode de prédiction hybride intégrant correspondance de bloc et correspondancede gabarit (template) a été investiguée. Cette approche hybride a ensuite été étendue enprédiction multi-patches de type "neighbor embedding" (NE). L'autre partie de la thèseest dédiée à l'étude des épitomes dans un contexte de compression d'images. L'idée estd'exploiter la redondance spatiale de l'image d'origine afin d'extraire une image résumécontenant les patches de texture les plus représentatifs de l'image, puis ensuite utilisercette représentation compacte pour reconstruire l'image de départ. Ce concept d'épitome aété intégré dans deux schémas de compression, l'un de ces algorithmes s'avère vraiment enrupture avec les techniques traditionnelles dans la mesure où les blocs de l'image sont traités, à l'encodeur et au décodeur, dans un ordre spatial qui dépend du contenu et cela dansun souci de propagation des structures de l'image. Dans ce dernier algorithme de compression,des modes de prédiction directionnelle intra H.264 étendus et des méthodes avancéesde prédiction multi-patches y ont été également introduits. Ces différentes solutions ont étéintégrées dans un encodeur de type H.264/AVC afin d'évaluer leurs performances de codagepar rapport aux modes intra H.264 et à l'état de l'art relatif à ces différentes techniques