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Compression d’images par surfaces unies

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Le problème

Le but de ce projet a été de créer un logiciel permettant la compression d’images via la détection de surfaces d’une même couleur, ainsi que de permettre la décompression du fichier ainsi généré à la compression en une image identique à l’image d’origine. Il est à noter que cet algorithme est orienté vers les images de style comics ou avec peu de couleurs, d’où l’image test que vous trouverez en annexe qui fut mon image de test principale.

Résolution initiale du problème

Afin de résoudre ce problème, je me suis basé sur un algorithme de M. Jean-Jaques Bourdin et l’ai adapté au problème de la manière suivante : pour chaque pixel de l’image, je teste si le pixel courant a une couleur identique à la couleur d’une surface, ou zone, déjà existante. Si une telle zone n’existe pas déjà, alors je la créé puis pour chaque pixel de la ligne courante je me déplace à l’extrême gauche et à l’extrême droite du segment de la même couleur que le pixel courant. Ainsi on obtient un segment de couleur unie, et il est donc possible de maintenant stocker uniquement les limites de ce segment et à l’ajouter à la collection de segments de la zone, qui elle contient les informations de la couleur de la zone. Ensuite, pour chaque pixel en dessus puis en dessous de ce segment, on répète la même procédure. Cela permet de lister toutes les zones contigües et de les ajouter ainsi à la zone courante.

Améliorations possibles

Algorithme

Il est possible d’améliorer l’algorithme par rapport à celui utilisé initialement en ignorant l’étape de test des pixels supérieurs et inférieurs à un segment testé. En effet, cette étape est un résidu de l’algorithem d’origine qui a pour but de ne détecter qu’une zone dont tous les segments sont contigus à au moint un autre segment de la même forme, le tout ne constituant qu’une seule et unique forme continue. Hors ici ce dernier point ne nous intéresse pas, et deux formes de la même couleur n’ont pas à être considérées comme étant deux entités différentes. Ainsi, en ignorant cette étape cela permet de passer de manière itérative sur tous les pixels, simplifiant ainsi l’algorithme.

Sortir du concept d’image avec des lignes et colonnes

L’algorithme actuel considère le fichier d’entrée comme étant une image en deux dimensions, limitant ainsi les segments au début d’une ligne de pixels même si le pixel précédent dans le vecteur dans lequel ces derniers sont stockés est de la même couleur, divisant ainsi des segments en plusieurs segments inutilement. En ignorant ces fins de lignes pour ne procéder qu’à l’analyse des pixels comme ne faisant partie que d’une ligne unique permettrait d’éviter ces ajouts inutiles de segments, et ainsi économiser un peu d’espace avec le fichier compressé. Cependant, je ne pense pas que cette solution soit aussi efficace que la possibilité suivante avec laquelle la possibilité actuelle d’optimisation n’est pas compatible.

Espace de stockage

Actuellement, chaque position de pixel est stockée via deux uint64_t donnant l’extrême gauche et l’extrême droite d’un segment, ainsi stockant le segment individuel sur seize octets. L’emplacement est considéré comme étant l’emplacement sur un vecteur à dimension unique stockant successivement tous les pixels. Il est possible à la place de cette méthode de considérer la dimension duelle de l’image et de ne stocker que la position verticale du segment et ses extrêmes gauche et droit sur un uint32_t. Cela permet donc d’indexer des segments sur des images de 2⁶⁴ pixels (plus de quatre milliards de pixels) de haut et de large, ce qui est largement suffisant pour la majorité des cas, tout en utilisant quatre octets de moins que pour la version actuelle du programme. Il serait également possible de stocker ces valeurs sur trois uint16_t, n’utilisant ainsi que six octets au total et limitant la taille maximale de l’image d’entrée à 2¹⁶ pixels de haut et de large.

Conclusion

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Annexes

Image de test

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Code source

main.c

compress.h

compress.c

uncompress.h

uncompress.c

ppm.h

ppm.c

utilities.h

utilities.c

darray.h

darray.c