1
Ch10: Image numérique
1. Le pixel
1. Définition
Le pixel est le plus petit élément d’une image acquise par un capteur d’image ou restituée par un écran plat.
2. Acquisition
Le pixel d’un capteur d’image couleur correspond à un ensemble de 3 photosites.
(1 photosite = 1 photodiode surmontée d’un filtre R, V ou B).
Actuellement, la taille d'un pixel sur un capteur est de quelques µm.
Il existe 2 types de capteurs: les capteurs CCD (Charged Couple Device) et les capteur CMOS (Complementary Metal Oxyde Semi-conductor).
Capteur CCD
Les pixels du capteur CCD sont transportés en bas de la colonne, rangée par rangée avant d'être envoyés sur une puce annexe.
Sur cette puce séparée, le signal est traité et amplifié.
La lumière est capturée simultanément sur l'ensemble du capteur, mais l'information lue qu'après l'exposition
C Capteur d’image Kodak
KODAK KAF-4202 Full Frame Image Sensor Pixels (HxV) 2048 x 2048
Imager Size (HxV mm) 18.4 x 18.4 Pixel Size (HxV µm) 9.0 x 9.0
Monochrome Dark current < 10pA/cm2 (25°C)
2
Capteur CMOS
Le capteur CMOS convertit l'intensité lumineuse en signal électrique dans le photosite.
Chaque photosite est une photodiode convertissant directement la lumière en signal électrique (et non en charge comme les CCD).
L'architecture permet l'intégration d'autres fonctions sur le capteur lui-même (tel que l'amplification et réduction du bruit).
La lecture peut se faire sur n'importe quelle partie et chaque photosite peut être allumé/éteint séparément.
principe réel d'estimation des composantes R,V,B
3. Finesse d'une image
La finesse se mesure en nombre de pixels par pouces (en anglais DPI : Dot per Inch).
1 pouce 1’’ 2,54 cm
exemple: une imprimante à jet d'encre a une résolution de 360 dpi.
Déterminer le nombre de points imprimés pour une page de format A4 (21×29,7 cm)
2. Image enregistrée
1. Résolution (ou définition)
La définition d’une image est un nombre sans unité correspondant au nombre de pixels qui la composent.
2. Précision
La précision d’une image enregistrée est donnée par le nombre de bits décrivant un pixel :
3
Nombre N de bits par pixel Nombre de couleurs par pixel (2N)
Type d’image
1 21=2 Noir et blanc
8 28 = 256 Niveaux de gris
1 pixel correspond à 3 photosites (1 par couleur primaire RVB)
Comme chaque photosite est codé sur 8 bits cela donne 24 bits par pixel
224 = 16 777 216
Image couleur RVB (16 millions de couleurs)
3. Poids (encombrement)
Le poids en octet d’une image enregistrée non compressée est égal au nombre de pixels (définition de l’image) multiplié par le nombre d’octets codant chaque pixel + la taille de l'en-tête du fichier.
(ex : format RAW, TIFF (photo) ou BMP )
3. Compression JPEG
1. taux de compression
La compression permet de diminuer le poids d’une image.
Le taux de compression tc d’une image est défini par :
𝑡𝑐 =𝑛𝑜𝑚𝑏𝑟𝑒 𝑑′𝑜𝑐𝑡𝑒𝑡𝑠 𝑑𝑒 𝑙′𝑖𝑚𝑎𝑔𝑒 𝑛𝑜𝑛 𝑐𝑜𝑚𝑝𝑟𝑒𝑠𝑠é𝑒 𝑛𝑜𝑚𝑏𝑟𝑒 𝑑′𝑜𝑐𝑡𝑒𝑡 𝑑𝑒 𝑙′𝑖𝑚𝑎𝑔𝑒 𝑐𝑜𝑚𝑝𝑟𝑒𝑠𝑠é𝑒
Le taux de compression varie de 3 à 100.
Le principe de la compression JPEG est de ne conserver que les zones "importantes" au déchiffrement d'une image. Les zones les plus "importantes" sont les zones unies. Les zones les moins importantes sont les zones comportant beaucoup de petits détails. L' "importance" d'une zone est évaluée à l'aide de la Transformée en Cosinus Discrète (TCD).
La compression est destructive : une partie des détails de l'image d'origine sera perdue.
2. mécanisme de la compression La compression comporte 5 phases :
• L'image originale est segmentée en petites imagettes 8x8
• on applique la TCD à chaque imagette
• la TCD est quantifiée selon le taux de compression désiré
• le résultat est compressé avec un algorithme de compression classique.
voir document en ligne sur le site Ta-Formation.com (p36)
