M I N I S T E R E D E L ’ E N S E I G N E M E N T S U P E R I E U R E T D E L A R E C H E R C H E S C I E N T I F I Q U E U N I V E R S I T E D J I L L A L I L I A B E S S I D I BE L A B B E S
F A C U L T E D E S S C I E N C E S D E L ’ I N G E N I E U R
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RESUME DE THESE DE DOCTORAT
Nom & Prénom(s)
BOUKHOBZA Abdelkader
E-mail (obligatoire)
aek_boukhobza@yahoo.ca
Spécialité Electronique
Titre
A Genetic Approach for Wavelet Optimization in an Image Coding Scheme
Date de soutenance
15 Décembre 2013
Nom, prénom(s) et
grade de l’encadreur
Professeur TALEB Nasreddine
Résumé :
Cette thèse adresse la décomposition d’image par ondelettes; un sujet clé dans le traitement des signaux qui a contribué ces dernières années dans l'apparition de la norme de compression d'images JPEG2000. Dans un schéma de codage d'images, la performance de codage dépend fortement du choix des bancs de filtres employés usuellement pour implémenter la transformation en ondelettes discrète (DWT). Nous proposons une approche d'optimisation globale pour la conception des bancs de filtres efficaces en codage d’images. Dans ce cas, les bancs de filtres optimaux devraient satisfaire des caractéristiques multiples liées à une telle application. D’abord, nous considérons l'optimisation des bancs de filtres biorthogonaux RIF. Dans le codage avec pertes, la condition de reconstruction parfaite (RP) n'est pas nécessaire et certaines erreurs peuvent être tolérées. Par conséquent, nous relaxons cette condition et nous cherchons les bancs de filtres qui optimisent: Le gain du codage, la sélectivité en fréquence, et la déviation par rapport à l’orthogonalité. Un algorithme génétique NSGAII modifié (M-NSGAII) est proposé pour trouver les solutions optimales de Pareto. Les résultats expérimentaux prouvent que les bancs de filtres conçus avec la méthode proposée dépassent le banc de filtres 9/7 de JPEG2000 dans la plupart des cas. Utilisant le schéma Lifting, des bancs de filtres à RP de phase linéaires peuvent être conçues en employant des filtres Lifting symétriques spécifiques. Utilisant les mêmes critères plut haut, le problème d'optimisation est formulé comme multi-objectif et résolu en utilisant l'algorithme génétique NSGAII. Les résultats expérimentaux prouvent que les bancs de filtres optimisés améliorent les performances de compression d'images. Deuxièmement, les bancs de filtres orthogonaux RIF sont considérés. Une paramétrisation est employée pour la construction des bancs de filtres à RP orthonormaux avec un et deux moments nuls. Le problème d'optimisation est résolu par la méthode de NSGAII. Les nouveaux bancs de filtres optimaux ont montrées qu’ils dépassent le banc de filtres orthogonal de Daubechies pour la majorité des images test.Mots clés :
Conception du banc de filtres, transformée en ondelettes, analyse multirésolution, codage d’images, optimisation multi-objectif, algorithmes Génétiques.Abstract:
This thesis addresses wavelet image decomposition; a key issue in signal processing that in recent years has contributed to the emergence of the JPEG2000 image compression standard. In an image coding scheme, the coding performance depends highly on the choice of filter banks usually used to implement the Discrete Wavelet Transform (DWT). We propose a global optimization approach for the design of effective filter banks for image coding. In this case, optimal filter banks should satisfy multiple characteristics related to such application. Firstly, we consider the optimization of biorthogonal FIR filter banks class. In lossy coding, the perfect reconstruction (PR) condition is not necessary and some errors can be tolerated. Therefore, we relax this condition and we search filter banks that optimize: coding gain, frequency selectivity, and deviation from orthogonality. A modified NSGAII genetic algorithm (M-NSGAII) is proposed to find the Pareto optimal solutions. The experimental results show that the filter banks designed with the proposed method outperform the 9/7 filter bank of JPEG2000 in most cases. Using the lifting scheme, PR linear phase filter banks can be constructed using specific symmetric lifting filters. Using the same above criteria, the optimization problem is multi-objective and is solved using NSGAII genetic algorithm. Experimental results show that the optimized filter banks improve the image compression performances. Secondly, we consider the optimization of orthogonal FIR filter banks. A parameterization is used to construct PR orthonormal FIR filter banks with one and two vanishing moments. The optimization problem is solved using the NSGAII method. The new optimal filter banks are shown to outperform significantly are the Daubechies orthogonal filter banks for the majority of test images.Keywords:
Filter bank design, wavelet transform, multi-resolution analysis, image coding, Multi-objective optimization, Genetic algorithms.M I N I S T E R E D E L ’ E N S E I G N E M E N T S U P E R I E U R E T D E L A R E C H E R C H E S C I E N T I F I Q U E U N I V E R S I T E D J I L L A L I L I A B E S S I D I BE L A B B E S
