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Vision par Ordinateur Puech William Université Montpellier II - Nîmes Analyse e

Vision par Ordinateur Puech William Université Montpellier II - Nîmes Analyse et Traitement des images William Puech Vision par Ordinateur Puech William Université Montpellier II - Nîmes Plan I) Introduction II) Image : représentations mathématiques III) Acquisition et formation de l'image IV) Le système visuel humain V) Colorimétrie VI) Codage des images binaires Vision par Ordinateur Puech William Université Montpellier II - Nîmes I) Introduction A) L'IMAGE B) Trois étapes en traitement des images C) Que peut-on faire d'une image ? D) Vue d'ensemble de la spécialité E) Historique et applications Vision par Ordinateur Puech William Université Montpellier II - Nîmes Image : représentation d'une personne ou d'une chose par la peinture, la sculpture, le dessin, la photo, le film (LAROUSSE) Vision : perception du monde extérieur par les organes de la vue. I) A) L'IMAGE Vision par Ordinateur Puech William Université Montpellier II - Nîmes • L'image est associée à la vision : représentation du monde extérieur. • Composante subjective : chaque individu voit de manière différente la même scène. • Les images : pas forcément un phénomène de vision précis (images mentales, rêves). Représentation d'objets immatériels ou concepts (signal électrique, oscillogramme) I) A) L'IMAGE Vision par Ordinateur Puech William Université Montpellier II - Nîmes • Dans ce cours : image = information issue d'un capteur de vision (œil, caméra). I) A) L'IMAGE Scènes Paysages Objets Capteur Vision Loi de l'optique IMAGE Information Signal Traitements RESULTATS Vision par Ordinateur Puech William Université Montpellier II - Nîmes Traitement + Analyse + Interprétation I) B) Trois étapes en Image Vision par Ordinateur Puech William Université Montpellier II - Nîmes traitement + analyse + interprétation • Traitement (prétraitement) opérations de manipulation de l'image pour améliorer la qualité. – la compression : réduction du volume de l'image. – la restauration : correction des défauts dus à une source de dégradation. – l'amélioration : modification de l'image dans le but de la rendre plus agréable à l'œil. I) B) Trois étapes en Image Vision par Ordinateur Puech William Université Montpellier II - Nîmes traitement + analyse + interprétation • Analyse : suite d'opérations pour l'extraction d'information contenue dans une image. – phase de segmentation avec partition de l'image. – techniques de description / modélisation pour obtenir la description structurelle de l'image. I) B) Trois étapes en Image Vision par Ordinateur Puech William Université Montpellier II - Nîmes traitement + analyse + interprétation • Interprétation : passage de la description structurelle à la description sémantique en regard à certains objectifs. (mesure de paramètres sur des formes, description du contenu de la scène en termes de concepts non mathématiques). I) B) Trois étapes en Image Vision par Ordinateur Puech William Université Montpellier II - Nîmes Exemple : • En vision industrielle pour un objectif de qualité : – contrôle dimensionnel (mesures simples) – contrôle d'aspect (mesure de texture) – contrôle structurel (analyse des composants d'un objet) – tri (reconnaissance) I) B) Trois étapes en Image Vision par Ordinateur Puech William Université Montpellier II - Nîmes I) C) Que peut-on faire d'une image ? Amélioration, Restauration, Correction Traitement corrigeant des défauts de l'image, permettant un confort de visualisation. – Augmentation de contraste, – Correction des distorsions optiques, – Filtrage du bruit Vision par Ordinateur Puech William Université Montpellier II - Nîmes I) C) Que peut-on faire d'une image ? Analyse Conception d'une machine autonome pour conclure sur des critères visuels à partir d'images issues de capteurs. – Reconnaissance d'objets, – Localisation robot mobile, – Mesures (spatiales, temporelles) Vision par Ordinateur Puech William Université Montpellier II - Nîmes I) C) Que peut-on faire d'une image ? Compression, Codage, Transmission Transport des images par voies Hertziennes ou par réseau câblé sous forme numérique. Codage nécessaire pour réduire l'information à transmettre sans en altérer la qualité. Cf : module compression des images et insertion de données cachées. Vision par Ordinateur Puech William Université Montpellier II - Nîmes I) D) Vue d'ensemble de la spécialité Contrôle Surveillance Mesure Communication Robotique Art Audio-Visuel Multimédia Intelligence Artificielle RdF TRAITEMENT D'IMAGES Vision par Ordinateur Puech William Université Montpellier II - Nîmes I) D) Vue d'ensemble de la spécialité TRAITEMENT D'IMAGES Architectures informatiques Traitement du signal Economie Electronique Intuition Neuroscience, physiologie Technologie des capteurs Algorithmique Optique Multimédia Vision par Ordinateur Puech William Université Montpellier II - Nîmes I) E) Historique et applications • 1920 Transmission image par câble (New York - Londres) en quelques heures • 1950 Origine du traitement d'images : analyses d'images dans les chambres à bulles ( Rayons X, OCR, …) • Images de mauvaise qualité et très volumineuses (700x500 pixels sur 8 bits par image) Vision par Ordinateur Puech William Université Montpellier II - Nîmes I) E) Historique et applications • 1960 Trois domaines dominants de traitements numériques d'images spatiales : • Restauration (corriger les défauts liés à l'acquisition) • Amélioration (rendre l'image "belle" pour l'affichage) • Compression (réduire le volume de l'image) Vision par Ordinateur Puech William Université Montpellier II - Nîmes I) E) Historique et applications • 1970 extraction automatique d'informations. • Apparition de la notion de description structurelle. • Nouveaux thèmes : seuillage, segmentation, extraction de contours, morphologie mathématique. • Interprétation d'images : engouement explosif avec l'apparition des systèmes experts. Puis déception car échec ! Vision par Ordinateur Puech William Université Montpellier II - Nîmes I) E) Historique et applications • Les raisons de l'échec : pas d'expert, le savoir trop complexe pour être modélisé, et oubli du modèle perceptif • 1980 Explosion du traitement d'images "industriel" - Micro-informatique + capteurs • De l'image 2D aux modèles tri-dim. • Analyse du mouvement, vision pour la robotique (mouvement, 3D, détection d'obstacle, trajectoire) Vision par Ordinateur Puech William Université Montpellier II - Nîmes I) E) Historique et applications • 1990 Explosion des transmissions de données avec Internet • De la vision passive à la vision active (prise en compte de l'observateur dans l'analyse de la scène). • Et maintenant... • On ne sait pas faire grand chose, mais au moins maintenant, on le sait !! Vision par Ordinateur Puech William Université Montpellier II - Nîmes I) E) Historique et applications • les bibliothèques numériques : acquisition (du papier ou de la vidéo vers le numérique) • Représentation (quel codage ?), Transmission (codage et réseaux), Accès (Indexation/Recherche) • Une nouvelle tentative pour l'interprétation (il ne s'agit plus d'interpréter pour interpréter mais d'interpréter pour rechercher) Vision par Ordinateur Puech William Université Montpellier II - Nîmes I) E) Historique et applications • Imagerie aérienne et spatiale – Ressources naturelles et humaines, – Surveillance, – Météorologie. Vision par Ordinateur Puech William Université Montpellier II - Nîmes I) E) Historique et applications • Industrie – Contrôle non destructif, – Inspection et mesures automatiques, – Vision robotique. Vision par Ordinateur Puech William Université Montpellier II - Nîmes I) E) Historique et applications • Médecine – Cytologie, – Tomographie, – Echographie. Vision par Ordinateur Puech William Université Montpellier II - Nîmes I) E) Historique et applications • Sciences – Interventions en milieu confiné, – Astronomie, Robotique mobile, – Microscopie électronique, Biologie. Vision par Ordinateur Puech William Université Montpellier II - Nîmes I) E) Historique et applications • Art et communication – Télévision et vidéo, – Photographie, Edition, – Transport information visuelle, Archivage. Vision par Ordinateur Puech William Université Montpellier II - Nîmes I) E) Historique et applications • Domaine militaire – Surveillance, – Guidage automatique et poursuite d'engins, – Topographie. Vision par Ordinateur Puech William Université Montpellier II - Nîmes Les dix commandements de la vision par ordinateur (J.P. Hermann, DTAA Renault) 1. Tu respecteras les lois de la physique (la reconnaissance des formes n'est pas un problème d'informatique mais d'optique). 2. Tu t'inquièteras de savoir ce que tu mesures avant de te demander ce que tu vas calculer. 3. Tu chercheras avant tout les grandeurs reproductibles. 4. Tu te soucieras plus de la qualité de tes données que de la vitesse de calcul de ton ordinateur (importance de la qualité des capteurs). 5. Tu honoreras l'algorithme plutôt que le langage de programmation. 6. Tu te soucieras de l'aval et de l'amont de la reconnaissance des formes. 7. Tu effectueras les essais sur plusieurs pièces sans tricher sur l'éclairage. 8. Tu mettras des chiffres sur les défauts que tu inspecteras (définition des seuils de tolérance). 9. Tu auras la simplicité pour idéal. 10. Tu ne croiras pas seulement à la caméra vidéo (il existe d'autres capteurs optiques ... et non optiques). et enfin, le onzième commandement : Tu ne te décourageras pas! Vision par Ordinateur Puech William Université Montpellier II - Nîmes II) Image : représentations mathématiques A) Mathématiquement B) Pixel C) Maillage D) Distance E) Histogramme F) Les différents niveaux de représentation de l'image Vision par Ordinateur Puech William Université Montpellier II - Nîmes II) A) Mathématiquement Image : • forme discrète d'un phénomène continu. • bidimensionnelle. • L'information : caractéristique de l'intensité lumineuse (couleur ou niveaux de gris). I : [0,L-1] x [0,C-1] ⇒[0,M]p : image de L lignes et C colonnes. Information dans un espace à p dimensions. • image binaire ⇒(p,M) = (1,1) uploads/Management/ image.pdf