UPThèses

Ce travail de thèse présente une stratégie de transmission exploitant la diversité spatiale pour la transmission d'images sur canal sans fil. On propose ainsi une approche originale mettant en correspondance la hiérarchie de la source avec celle des sous-canaux SISO issus de la décomposition d'un canal MIMO. On évalue les performances des précodeurs usuels dans le cadre de cette stratégie via une couche physique réaliste, respectant la norme IEEE802.11n, et associé à un canal de transmission basé sur un modèle de propagation à tracé de rayons 3D. On montre ainsi que les précodeurs usuels sont mal adaptés pour la transmission d'un contenu hiérarchisé. On propose alors un algorithme de précodage allouant successivement la puissance sur les sous-canaux SISO afin de maximiser la qualité des images reçues. Le précodeur proposé permet d'atteindre un TEB cible compte tenu du codage canal, de la modulation et du SNR des sous-canaux SISO. A partir de cet algorithme de précodage, on propose une solution d'adaptation de lien permettant de régler dynamiquement les paramètres de la chaîne en fonction des variations sur le canal de transmission. Cette solution détermine la configuration de codage/transmission maximisant la qualité de l'image en réception. Enfin, on présente une étude sur la prise en compte de contraintes psychovisuelles dans l'appréciation de la qualité des images reçues. On propose ainsi l'intégration d'une métrique à référence réduite basée sur des contraintes psychovisuelles permettant d'assister le décodeur vers la configuration de décodage offrant la meilleure qualité d'expérience. Des tests subjectifs confirment l'intérêt de l'approche proposée.

Ce travail de thèse concerne la transmission de vidéo dans les réseaux ad hoc. Plusieurs schémas et solutions ont été proposés afin d'améliorer voire assurer la qualité de service des applications intégrant la transmission temps réel de vidéo dans les réseaux ad hoc. Les performances de ces solutions sont évaluées par simulation à l'aide de plateformes de simulation de réseaux tels que NS-2 et GLOMOSIM, etc. Cependant, la couche physique de ces simulateurs manque de réalisme et ne modélise pas proprement le comportement d'un canal radio dans un environnement urbain. Nous avons proposé une couche physique réaliste qui prend en compte toutes les spécificités d'un canal radio mobile. Cette couche physique est basée sur un modèle de propagation à tracé de rayons et permet d'évaluer la qualité des liens SISO et MIMO suivant respectivement les normes de transmission IEEE 802.11a et IEEE 802.11n. Cette étude montre qu'il est important de considérer une couche physique réaliste dans les simulateurs de réseaux pour évaluer les performances des solutions de transmission vidéo. Dans un deuxième temps, nous avons proposé une solution originale de codage conjoint source-canal pour la transmission hiérarchique du flux vidéo H.264/SVC. Cette solution exploite la diversité spatiale du canal MIMO conjointement avec la hiérarchie du codeur vidéo H.264/SVC afin d'assurer la meilleure qualité de service quelques soient les conditions de transmission. Cette solution utilise la notion de précodage MIMO pour une allocation de puissance optimale entre les antennes visant à minimiser la distorsion de la vidéo reçue.

Les problèmes de sélection de modèles se posent couramment dans un grand nombre de domaines applicatifs tels que la compression de données ou le traitement du signal et de l'image. Un des outils les plus utilisés pour résoudre ces problèmes se présente sous la forme d'une quantité réelle à minimiser appelée critère d'information ou critère entropique pénalisé. La principale motivation de ce travail de thèse est de justifier l'utilisation d'un tel critère face à un problème de sélection de modèles typiquement issu d'un contexte de traitement du signal. La justification attendue se doit, elle, d'avoir un solide fondement mathématique. Nous abordons aussi le problème classique de la détermination de l'ordre d'une autorégression. La régression gaussienne, permettant de détecter les harmoniques principales d'un signal bruité, est également abordée. Pour ces problèmes, nous donnons un critère dont l'utilisation est justifiée par la minimisation du coût résultant de l'estimation obtenue. Les chaînes de Markov multiples modèlisent la plupart des signaux discrets, comme les séquences de lettres ou les niveaux de gris d'une image. Nous nous intéressons au problème de la détermination de l'ordre d'une telle chaîne. Dans la continuité de ce problème nous considérons celui, a priori éloigné, de l'estimation d' une densité par un histogramme. Dans ces deux domaines, nous justifions l' utilisation d' un critère par des notions de codage auxquelles nous appliquons une forme simple du principe de " Minimum description Length ". Nous nous efforçons également, à travers ces différents domaines d'application, de présenter des méthodes alternatives d' utilisation des critères d' information. Ces méthodes, dites comparatives, présentent une complexité d' utilisation moindre que les méthodes rencontrées habituellement, tout en permettant une description précise du modèle.

Les travaux de cette thèse s'inscrivent à la fois dans le contexte de la compression d'images et dans celui des communications numériques. On sait que le traitement d'images couvre un grand nombre d'applications liées aux communications, telles que l'imagerie médicale et la télémédecine, la vidéoconférence, le cinéma, la télévision. Le système de transmission numérique permet de véhiculer l'information entre une source et un destinataire. Le support physique utilisé pour cette opération de transport n'étant pas toujours parfait, il est courant que, lors d'une transmission, l'information soit soumise à un certain nombre de perturbations, et qu'elle présente des erreurs en réception. En outre, d'autres erreurs peuvent être provoquées par le système de communication lui-même. Dans un souci de performance, beaucoup de systèmes de transmission d'images exploitent les défauts de la perception visuelle humaine. De plus, on exploite conjointement l'ensemble des éléments constituants la chaîne de transmission numérique pour rendre le schéma proposé robuste à la fois dans des conditions de transmission difficiles et pour des canaux bas débit. Pour cela, nous proposons d'utiliser la décomposition en ondelettes (DWT) dans le cadre de transmission sans fil de vidéos, ce qui diffère des standards actuels comme MPEG-4, H264, AVC, .... qui utilisent prioritairement les DCT. Cela permet plus de souplesse dans la hiérarchisation possible de l'information à coder. En effet, la qualité de service attendue à la réception d'un système de communication peut-être très variable suivant l'application et le type de réseaux. En plus de la compression spatiale, l'exploitation des similarités existantes entre des images successives par des techniques de GOP (Group of Pictures) et de compensation du mouvement (Vecteur Mouvement) permet d'augmenter le taux de compression. Pour donner plus de robustesse au système de codage, nous considérons des quantifications vectorielles à partir de dictionnaires construits à l'aide de cartes auto-organisatrice (algorithme SOM), dictionnaires qui pourront se superposer aux constellations de modulations d'amplitude en quadrature (MAQ). Le codage à longueur fixe qui en découle pénalise le taux de compression, mais préserve mieux les données en cas d'erreurs sur le canal.