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Theses Year : 2011

Compressed video quality assessment and transmission : application to tele-surgery

Évaluation de la qualité et transmission en temps-réel de vidéos médicales compressées : application à la télé-chirurgie robotisée

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Nedia Nouri
  • Function : Author
  • PersonId : 763514
  • IdRef : 19146595X

Abstract

The digital revolution in medical environment speeds up development of remote Robotic-Assisted Surgery and consequently the transmission of medical numerical data such as pictures or videos becomes possible. However, medical video transmission requires significant bandwidth and high compression ratios, only accessible with lossy compression. Therefore research effort has been focussed on video compression algorithms such as MPEG2 and H.264. In this work, we are interested in the question of compression thresholds and associated bitrates are coherent with the acceptance level of the quality in the field of medical video. To evaluate compressed medical video quality, we performed a subjective assessment test with a panel of human observers using a DSCQS (Double-Stimuli Continuous Quality Scale) protocol derived from the ITU-R BT-500-11 recommendations. Promising results estimate that 3 Mbits/s could be sufficient (compression ratio aroundthreshold compression level around 90:1 compared to the original 270 Mbits/s) as far as perceived quality is concerned. Otherwise, determining a tolerance to lossy compression has allowed implementation of a platform for real-time transmission over an IP network for surgical videos compressed with the H.264 standard from the University Hospital of Nancy and the school of surgery
L'évolution des techniques chirurgicales, par l'utilisation de robots, permet des interventions mini-invasives avec une très grande précision et ouvre des perspectives d'interventions chirurgicales à distance, comme l'a démontré la célèbre expérimentation « Opération Lindbergh » en 2001. La contrepartie de cette évolution réside dans des volumes de données considérables qui nécessitent des ressources importantes pour leur transmission. La compression avec pertes de ces données devient donc inévitable. Celle-ci constitue un défi majeur dans le contexte médical, celui de l'impact des pertes sur la qualité des données et leur exploitation. Mes travaux de thèse concernent l'étude de techniques permettant l'évaluation de la qualité des vidéos dans un contexte de robotique chirurgicale. Deux approches méthodologiques sont possibles : l'une à caractère subjectif et l'autre à caractère objectif. Nous montrons qu'il existe un seuil de tolérance à la compression avec pertes de type MPEG2 et H.264 pour les vidéos chirurgicales. Les résultats obtenus suite aux essais subjectifs de la qualité ont permis également de mettre en exergue une corrélation entre les mesures subjectives effectuées et une mesure objective utilisant l'information structurelle de l'image. Ceci permet de prédire la qualité telle qu'elle est perçue par les observateurs humains. Enfin, la détermination d'un seuil de tolérance à la compression avec pertes a permis la mise en place d'une plateforme de transmission en temps réel sur un réseau IP de vidéos chirurgicales compressées avec le standard H.264 entre le CHU de Nancy et l'école de chirurgie
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Dates and versions

tel-01754523 , version 1 (30-03-2018)

Identifiers

  • HAL Id : tel-01754523 , version 1

Cite

Nedia Nouri. Évaluation de la qualité et transmission en temps-réel de vidéos médicales compressées : application à la télé-chirurgie robotisée. Autre. Institut National Polytechnique de Lorraine, 2011. Français. ⟨NNT : 2011INPL049N⟩. ⟨tel-01754523⟩
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