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Informatique médicale, e-Santé
Il existe deux familles d’algorithmes de compression : les algorithmes de
compression sans perte, et les algorithmes de compression avec pertes. L’image
qui résulte d’une compression avec pertes diffère par définition de l’image non
compressée.
Compression sans perte
Les techniques de compression sans perte produisent des fichiers compressés
à partir desquels on peut reconstruire exactement l’image d’origine. Le codage
de Huffman est à la base de nombreux algorithmes de compression. Son principe est de coder l’information fréquente avec moins de bits que l’information
peu fréquente. La longueur du code attribué par l’algorithme varie en fonction
de la fréquence des éléments à coder.
Le codage de Lempel-Ziv (LZ77 et LZ78) est un type de codage sans perte qui
affecte des codes de longueur fixe à des groupes de pixels de longueur variable.
Il est très efficace pour des images présentant de grandes zones homogènes.
Il peut être utilisé librement. Il est utilisé par exemple par gzip, logiciel de
compression de fichiers (fichiers en .gz).
En revanche la variante Lempel-Ziv-Welch (LZW) fait l’objet de brevets de la
société Unisys. Le décodage LZW est libre de droits, mais pas le codage, ce qui
explique que ce dernier n’est pas toujours disponible dans les logiciels.
On montre en théorie de l’information qu’il y a une limite au-delà de laquelle
on ne peut compresser plus une image sans perdre de l’information. Cette limite
correspond à l’entropie de l’image. Les taux de compression d’image atteints par
les techniques sans perte sur les images médicales sont en général relativement
faibles (moins de 50 %) car elles comportent rarement des motifs répétitifs.
Compression avec pertes
Pour atteindre des taux de compression plus importants, il est nécessaire
d’utiliser des techniques entrainant la perte d’une partie de l’information
contenue dans l’image, celle qui est moins importante pour l’interprétation et
l’analyse d’images. La distorsion mesurée entre l’image compressée et l’image
non compressée est un des critères de choix de la méthode à employer.
Le format JPEG (Joint Photographic Expert Group) est très utilisé dans les
appareils photographiques numériques et sur Internet. Il permet de coder des
images couleur 24 bits (capables de représenter 16,7 millions de couleurs) selon
un taux de compression variable ou sans perte d’information.
Le principe du codage JPEG est de subdiviser l’image d’origine en blocs de 8 x 8
pixels. On effectue ensuite la transformée en cosinus discrète (TCD) de chaque
e
bloc. Le résultat est un bloc de 8 x 8 coefficients qui sont quantifiés. La perte
des données et la variation du taux de compression interviennent lors de cette
quantification. Les coefficients obtenus après quantification sont parcourus des
coefficients les plus forts aux plus faibles, puis traités par un codage de Huffman
sans perte.
En fait, la compression JPEG est peu efficace quand on l’utilise sans perte. La
norme a donc évolué en norme JPEG2000 dans laquelle la TCD est remplacée
Informatique médicale, e-Santé
Il existe deux familles d’algorithmes de compression : les algorithmes de
compression sans perte, et les algorithmes de compression avec pertes. L’image
qui résulte d’une compression avec pertes diffère par définition de l’image non
compressée.
Compression sans perte
Les techniques de compression sans perte produisent des fichiers compressés
à partir desquels on peut reconstruire exactement l’image d’origine. Le codage
de Huffman est à la base de nombreux algorithmes de compression. Son principe est de coder l’information fréquente avec moins de bits que l’information
peu fréquente. La longueur du code attribué par l’algorithme varie en fonction
de la fréquence des éléments à coder.
Le codage de Lempel-Ziv (LZ77 et LZ78) est un type de codage sans perte qui
affecte des codes de longueur fixe à des groupes de pixels de longueur variable.
Il est très efficace pour des images présentant de grandes zones homogènes.
Il peut être utilisé librement. Il est utilisé par exemple par gzip, logiciel de
compression de fichiers (fichiers en .gz).
En revanche la variante Lempel-Ziv-Welch (LZW) fait l’objet de brevets de la
société Unisys. Le décodage LZW est libre de droits, mais pas le codage, ce qui
explique que ce dernier n’est pas toujours disponible dans les logiciels.
On montre en théorie de l’information qu’il y a une limite au-delà de laquelle
on ne peut compresser plus une image sans perdre de l’information. Cette limite
correspond à l’entropie de l’image. Les taux de compression d’image atteints par
les techniques sans perte sur les images médicales sont en général relativement
faibles (moins de 50 %) car elles comportent rarement des motifs répétitifs.
Compression avec pertes
Pour atteindre des taux de compression plus importants, il est nécessaire
d’utiliser des techniques entrainant la perte d’une partie de l’information
contenue dans l’image, celle qui est moins importante pour l’interprétation et
l’analyse d’images. La distorsion mesurée entre l’image compressée et l’image
non compressée est un des critères de choix de la méthode à employer.
Le format JPEG (Joint Photographic Expert Group) est très utilisé dans les
appareils photographiques numériques et sur Internet. Il permet de coder des
images couleur 24 bits (capables de représenter 16,7 millions de couleurs) selon
un taux de compression variable ou sans perte d’information.
Le principe du codage JPEG est de subdiviser l’image d’origine en blocs de 8 x 8
pixels. On effectue ensuite la transformée en cosinus discrète (TCD) de chaque
e
bloc. Le résultat est un bloc de 8 x 8 coefficients qui sont quantifiés. La perte
des données et la variation du taux de compression interviennent lors de cette
quantification. Les coefficients obtenus après quantification sont parcourus des
coefficients les plus forts aux plus faibles, puis traités par un codage de Huffman
sans perte.
En fait, la compression JPEG est peu efficace quand on l’utilise sans perte. La
norme a donc évolué en norme JPEG2000 dans laquelle la TCD est remplacée