TI & Vision - Cours n°2

Description

Traitement E t 
Reconnaissance d'Images
Antoine Man zanera –  ENSTA/UEI
Antoine  MANZANERA ­ Cours TE RI –  Master 2 UP MC Paris 6Introduction a ux  images c ouleur
Couleur : perception,  formalismes, tr aitements
● Aspects  physiques et  p erceptuels
● Acquisition  et R estitution
● Les esp aces co uleur :  RGB, X YZ,  HSV, Y uv
● Traitements d 'images co uleur
page 2Antoine  MANZANERA ­ Cours TE RI –  Master 2 UP MC Paris 6La  couleur :  Introduction
Les  couleurs  trouvent  leur  origine  dans  la  séparation  de  la  lumière  blanche  naturelle  en 
composantes absorbées et  composantes  réfléchies. Toute source  lumineuse visible  est  composée 
d'un  mélange d'ondes  électromagnétiques  cohérentes (i.e. couleurs pures), dont la  longueur  d'onde 
est  comprise  entre 0 ,4  µm  (violet)  et 0, 7 µ m  (rouge)  :
Un mélange  quelconque  de  ces  couleurs  pures engendre une  autre couleur, qu'on  peut  qualifier en 
termes  de  nuances selon différents critères pl us  ou m oins i ntuitifs :
« teinte » « foncé / clair » « pure / délavé »
La que stion  principale  que  nous allons c onsidérer  dans la  suite e st :
« Comment représenter ces couleurs  dans  un  espace qui soit à la  fois facile  à manipuler  et qui 
soit  pertinent e n termes d' analyse  d'images  couleur ? »
page 3Antoine  MANZANERA ­ Cours TE RI –  Master 2 UP MC Paris 6La t richromie
Le principe de la  trichromie  réside  dans  la  découverte  qu'il  suffit  d'un  triplet de couleurs  pures 
pour  ...

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Informations

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• Langue: Catalan
• Poids de l'ouvrage: 2 Mo

Extrait

Antoine MANZANEAR- C uosrT RE IMa– erst U 2C PMiraP6 s

Antoine Manzanera– ENSTA/UEI

Traitement Et

Reconnaissance d'Images

AtnZANERA -oine MAN IREaM –uoC T srC PMriPaerst U 2 s6 2 egap

Couleur : perception, formalismes, traitements

● Aspects physiques et perceptuels ● Acquisition et Restitution ● Les espaces couleur : RGB, XYZ, HSV, Yuv ● Traitements d'images couleur  

Introduction aux images couleur

Co- A ERANNZMAe niotnAis 6 ParUPMCr 2 saet– M ETIRru s  e3pga

« teinte »

Un mélange quelconque de ces couleurs pures engendre une autre couleur, qu'on peut qualifier en termes de nuances selon différents critères plus ou moins intuitifs :

« pure / délavé »

« foncé/ clair »

Les couleurs trouvent leur origine dans laséparation de la lumière blanchenaturelle en composantesabsorbéeset composantesréfléchies. Toute source lumineuse visible est composée d'unmélange d'ondesélectromagnétiques cohérentes(i.e. couleurs pures), dont la longueur d'onde est comprise entre 0,4µm (violet) et 0,7µm (rouge) :

La question principale que nous allons considérer dans la suite est : «   Comment représenter ces couleurs dans un espace qui soitàla fois facileàmanipuler et qui soit pertinent en termes d'analyse d'images couleur ?   »

La couleur : Introduction

rgb

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g r b

La trichromie

Le principe de la trichromie réside dans la découverte qu'il suffit d'untriplet de couleurs pures  pour restituer – par mélange de ces 3 composantes qu'on peut qualifier deprimaires– l'intégralitédes couleurs.

Le cercle de Newton peut ainsi se «   résumer   » en   un triangle de primaires.

ycm

En remplissant le triangle de primaires selon la loi des aires ci-dessous, on obtient le triangle de Maxwell :

TERI – M- Cours ZNNARE Aotni eAM 6isCMPUraP etsa 2 r e 5pga nA

La trichromie permet donc de voir l'ensemble des couleurs comme un espace vectoriel de dimension 3, où3 sources lumineuses primaires (r,g,b) varient en intensitéentre 0 et 100%.

Dans lesécrans cathodiques (CRT), 3 canonsà  électrons balayent une grille de photophores rouges, verts et bleus, avec une intensitévariable.

s lesécransà liquides (LCD), 3 matrices de cristaux cristaux liquides sont contrôlées par un couple de polariseurs qui change l'orientation, des cristaux, en modifiant la transparence de chaque pixel, ces matrices sont rétro- éclairéesàtravers des filtres rouge, vert et bleu.

Restitution de la couleur

Ce principe de synthèse additive de la couleur se retrouve dans la plupart des dispositifs lumineux de restitution de la couleur : CRT, LCD, Plasma.

rasi6  gepa 6 NAREAMZNni enAotP CMPU 2 retsaM  –RITEs urCo- A 

Ne pas faire de confusion entre lasynthèse additiveréalisée par dessources lumineuses chromatiqueset lasynthèse soustractiveopérée par le mélange depigments colorés.

Synthèse additive et synthèse soustractive

 caméras CCD les plus coûteuses intègrent 3 matrices hotosensibleséclairées par des prismes semi-réflecteurs. Les caméras CCD et CMOS grand public intègrent une seule matrice avec des d leu.

Acquisition de la couleur

Tri-CCD

Les systèmes d'acquisition de la couleur fonctionnent aussi habituellement par une combinaison locale de capteurs sélectifs sensiblesàune certaine partie du spectre lumineux.

Matrice de Bayer Dans les matrices de Bayer, noter que la résolution spatiale est différente de la résolution couleur, ce qui implique une interpolation de la valeur de chaque composante pouréviter les phénomènes d'aliasing de couleur.

trj/uaen.) nAAM eniotA ERANNZs urCo- – M ETIR r 2saet ParUPMCis 6 e  d rlainéthue rap  eittnecelars la  e7pga olgneurud o'dnse  (max dans le ve  emêsneslibi étix auffdienérs te rt e ,onenp iœ lnte résela  m pas  ibisnes  ret .étil lo gue qntmeleba es  selon rois typ cert eedl ue rps ui qe  scôs s,ne tnet netsidugni récehotoes pllul lleépaep ec stpirse) eaov(f e inma ec sel tnevuort 

taux de vert

taux de rouge

origine

L'espace RGB est l'espace vectoriel engendrépar les 3 composantes primaires (Rouge, Vert, Bleu). L'ensemble des couleurs produites se représente comme l'intérieur d'un cube :

L'espace RGB

taux de bleu

otnA eniNZMAERAN- A urCoter  MasRI –s TE6 rasiCMP  2PU  8gepa

Axe achromatique

L'espace RGB

Triangle chromatique

page 9

 - AruoCZNAMRENAtoAne inrasi6  2PUCMP  Master s TERI –

n mé à uaréecompse t e tertnocéh   e usnemilue rcuos enu : »gnihcolor matce de «cxEépirneO n . vr eboes t idemenquesentiseuçrep   tiafrap  nezo2 s ntiesos suuqà'c  euq eels taux (r,g,b) j sruenO . sod   el e ngladee 3 s ulco etsaM – IRET sru 6isar PMCUP2 r otninA- CoERA NZANe MA apeg1 0

Limites de la trichromie

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En réalité, les trois composantes RGB ne permettent pas de reconstituer vraiment toutes les couleurs perceptibles par l'oeil humain :

b

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toAnRI – MasCours TENARE A -ni eAMZN6 UP2 r teisar PMC 1ge 1pa

Résultats de l'expérience de color matching sur un grand nombre de sujets.

Le triangle de Maxwell et le diagramme CIE.

Limites de la trichromie