Types d’image

Les formats d'image varient principalement selon des spécifications comme la profondeur des pixels, l'espace colorimétrique, le support pour la compression et les métadonnées. Le format TIFF, le plus communément utilisé, est celui qui offre la plus grande liberté en termes de représentation et de structure. Néanmoins, très rares sont les logiciels qui prennent en charge toutes ses spécifications et ses versions. Seules les spécifications de base sont habituellement incorporées dans les logiciels lisant le format TIFF.

JMicroVision, au travers des librairies JAI, lit les formats d'image TIFF, BMP, FlashPiX, GIF, JPEG, PNG et PNM. Une spécification comme la profondeur des pixels de 16 bits/canal n'est pas directement prise en charge, car elle aurait pour conséquence d'alourdir considérablement les algorithmes, uniquement pour pouvoir traiter un type d'image marginal. Afin de faciliter l'élaboration des algorithmes de traitement et d'analyse d'image, il semblait plus judicieux de réduire toutes les spécifications des formats aux trois types d'image suivants:

• image binaire avec 1 bande et un codage de 1 bit par pixel.

• image en niveaux de gris avec 1 bande et un codage de 8 bits par pixel.

• image couleur avec 3 bandes, un modèle de couleurs RVB (rouge, vert et bleu) et un codage de 24 bits par pixel (3x8).

3.2 Définitions préliminaires 29

L'adaptation des spécifications dès l'ouverture d'un fichier image assure une plus grande stabilité à JMicroVision, mais conduit parfois à des pertes d'information, par exemple:

− image couleur (3 bandes + canal de transparence alpha) ⇒ image couleur RVB, où le canal alpha a été supprimé.

− image en niveaux de gris (16 bits par pixel, 65'536 niveaux) ⇒ image en niveaux de gris (8 bits par pixel), où les niveaux de gris ont été normalisés entre 0 et 255. En revanche, la transformation d'une image en couleurs indexées (1 bande + 1 palette de couleurs) en une image couleur RVB n'entraîne aucune perte d'information.

Les images codées sur 16 ou 32 bits par bande présentent un intérêt dans des domaines comme la radiologie pour capter de faibles nuances dans les niveaux sombres ou clairs. Cependant les écrans actuels ne permettent pas d'afficher un tel codage, si bien que l'image doit être vue par tranches de 256 niveaux d'intensité. L'intérêt d'un tel codage réside plus dans sa capacité accrue de stockage de l'information que dans la visualisation de cette information, car le système visuel humain n'est de toute façon pas en mesure de différencier 256 niveaux de gris (codage sur 8 bits) ou 16,7 millions de couleurs (codage de 3x8 bits). En pétrographie, de telles images ne semblent pas apporter plus d'information significative que les images traditionnelles de 8 bits/canal.

3.2.1.1 Image binaire

Une image binaire ne contient que deux valeurs d'intensité. Par convention, dans les logiciels de traitement d’image, les pixels "allumés" (blanc ou d'une autre couleur) représentent les objets d'intérêt et les pixels "éteints" représentent le fond (noir). JMicroVision utilise cette convention. Par contre, pour toutes les figures présentées tout au long de ce manuscrit, les pixels éteints prennent la couleur du papier (blanc) et les pixels allumés celle de l’encre (noir). Les images binaires sont souvent le résultat d'une segmentation où les pixels ont été séparés en deux catégories: les objets d'intérêt et le fond (voir Section 4.2). Elles présentent des propriétés topologiques particulières, qui permettent d'effectuer des opérations comme le remplissage des trous, la suppression des objets touchant le bord et la reconstruction à partir

de deux images. Les autres principaux traitements appliqués aux images binaires sont les opérations booléennes et les opérations de morphologie mathématique.

3.2.1.2 Image en niveaux de gris

Les niveaux de gris correspondent aux valeurs des pixels et expriment généralement l'intensité lumineuse de la scène capturée. Parfois, ils sont le résultat de valeurs d'intensité relatives à des propriétés physiques ou chimiques, par exemple dans une image en fluorescence ou en électrons rétrodiffusés.

Dans JMicroVision, les niveaux d'intensité varient entre 0 et 255. La transformation d'une image couleur en niveaux de gris se fait selon la recommandation 601 proposée par la Commission Internationale de l'Éclairage (CIE), où un pixel RVB est converti en un niveau de gris de la façon suivante:

Bleu . Vert . Rouge . Gris =0299 + 0587 + 0114 (3.1)

Cette formule rend compte de la manière dont l’œil humain perçoit les trois composantes de la lumière (rouge, vert et bleu). Un coefficient pondère ces composantes par rapport à la sensibilité de notre perception.

3.2.1.3 Image couleur

Dans JMicroVision, les images couleurs sont composées de trois bandes où la couleur peut être représentée à partir de deux systèmes:

− le profil ICC (International Color Consortium) sRGB (standard red, green and blue), inclus dans le langage Java. L'espace colorimétrique sRGB, qui découle du modèle de couleurs rouge, vert et bleu (RVB ou RGB en anglais), a été défini par Microsoft et Hewlett-Packard (Stokes et al., 1996) 16 dans le but de faire correspondre les couleurs entre des applications telles que les écrans, les scanners, les imprimantes et les caméras numériques.

− l'espace colorimétrique TLS (teinte, luminance et saturation ou en anglais HSI: hue, saturation and intensity). Fondé sur l'expérience intuitive de la perception humaine de la

3.2 Définitions préliminaires 31

couleur, le système TLS est beaucoup plus facile à utiliser que le modèle RVB. Les trois composantes de l'espace colorimétrique TLS sont:

• la luminance: indique l'intensité de lumière perçue indépendamment de la couleur. Dans l'espace colorimétrique, elle s'étend du noir au blanc de bas en haut. Les nuances de gris intermédiaires sont positionnées sur l'axe central.

• la teinte: indique la dominante de couleur perçue. Dans l'espace colorimétrique, elle est déterminée par une position angulaire autour de l'axe vertical, où les six principales valeurs sont le rouge à 0°, le jaune à 60°, le vert à 120°, le cyan à 180°, le bleu à 240° et le magenta à 300°.

• la saturation: exprime la pureté de la teinte dominante. Dans l'espace colorimétrique, la distance par rapport à l'axe central indique la valeur de saturation, qui croît du centre vers la périphérie.

cyan vert jaune bleu rouge magenta L T S noir blanc cyan vert jaune noir blanc bleu rouge magenta B R V (a) RVB (b) TLS

Figure 3.1 – Espaces colorimétriques RVB et TLS

L'espace TLS facilite beaucoup la sélection ou la manipulation des couleurs, par exemple dans le cas de la segmentation d'une image couleur par seuillage (voir Section 3.3). La conversion entre les deux espaces colorimétriques est décrite en détail dans l'ouvrage

Practical Algorithms for Image Analysis (Seul et al., 2000).