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See discussions, stats, and author profiles for this publication at: https://www.researchgate.net/publication/306413126 Introduction au Traitement d'Image et à la Vision Industrielle et Robotique Technical Report · August 2016 DOI: 10.13140/RG.2.2.31882.47049 CITATIONS 0 READS 3,473 1 author: Some of the authors of this publication are also working on these related projects: Embedded Real Time Vision System for Consumer Applications View project Sensors design, simulation and algorithm (LISV Lab, UPSay) View project Patrick Bonnin Université de Versailles Saint-Quentin 101 PUBLICATIONS 294 CITATIONS SEE PROFILE All content following this page was uploaded by Patrick Bonnin on 24 August 2016. The user has requested enhancement of the downloaded file. Les Bases du Traitement d'Image Partie 1 : Introduction Par Patrick Bonnin Date de publication : 17 mars 2016 Dernière mise à jour : 28 mai 2016 Durée : 2h Ce document, première partie d'une série de six, est un cours intitulé : « Les Bases du Traitement d'Image et de la Vision Industrielle et Robotique ». Adapté à un large public, grâce à une pédagogie novatrice pour la discipline, ce cours présente un certain nombre d'opérateurs dits de bas niveau : • histogrammes, opérateurs de visualisation, • opérateurs de seuillage, • opérateurs linéaires agissant sur un voisinage 3x3 centré, • opérateurs de lissage d'image, • opérateurs de morphologie mathématique, • opérateurs de calcul de gradients, et d'affinage des contours. Enfin, le dernier cours traite de l'implantation en Langage C des opérateurs présentés dans l'Environnement Logiciel de Traitement d'Image EdEnviTI. N'hésitez pas à me donner votre avis sur le contenu de ce cours dans le forum d'entraide Traitement d'images : Commentez En complément sur Developpez.com • Partie 2 : Visualisation des Images et Opérateurs Simples • Partie 3 : Introduction aux Différents Types de Segmentation • Partie 4 : Première Chaîne Complète de Segmentation • Partie 5 : Segmentation en Contours • Partie 6 : L'Environnement EdEnviTI et son utilisation Les Bases du Traitement d'Image par Patrick Bonnin I - Introduction..............................................................................................................................................................4 II - Que peut-on être amené à faire ?.........................................................................................................................4 III - Objectifs pédagogiques de la série d'articles et du livre...................................................................................... 6 IV - Tentative de définition...........................................................................................................................................7 IV-A - Les trois niveaux référencés....................................................................................................................... 7 IV-B - Le Traitement d'Image n'est pas.................................................................................................................7 V - Applications............................................................................................................................................................8 V-A - Les domaines applicatifs.............................................................................................................................. 8 V-B - Quelques mots sur les applications........................................................................................................... 10 V-C - Une application ludique en Robotique Mobile et Autonome...................................................................... 12 V-D - Deux exemples de techniques...................................................................................................................15 V-D-1 - Compression / Décompression..........................................................................................................15 V-D-2 - Amélioration de la Qualité................................................................................................................. 15 VI - Autour du Traitement d'Image............................................................................................................................16 VI-A - Comment obtenir une image ?..................................................................................................................16 VI-B - Formats d'image et logiciels de traitement................................................................................................17 VI-C - Choix des caméras....................................................................................................................................18 VII - Conclusion et suite des articles........................................................................................................................ 19 VII-A - Contenu de la série d'articles...................................................................................................................19 VIII - Remerciements.................................................................................................................................................20 - 3 - Copyright ® 2016 Patrick Bonnin. Aucune reproduction, même partielle, ne peut être faite de ce site et de l'ensemble de son contenu : textes, documents, images, etc. sans l'autorisation expresse de l'auteur. Sinon vous encourez selon la loi jusqu'à trois ans de prison et jusqu'à 300 000 € de dommages et intérêts. http://patrick-bonnin.developpez.com/cours/vision/apprendre-bases-traitement-image/partie-1-introduction/ Les Bases du Traitement d'Image par Patrick Bonnin I - Introduction En Imagerie, dans le cadre professionnel on peut être amené à : • superviser des applications, en tant que donneur d'ordres, • concevoir et réaliser des applications, à partir d'opérateurs existants (utilisation d'une bibliothèque), • concevoir et réaliser des opérateurs de traitement d'image ou de vision, en tant que développeur, de manière à maîtriser l'application dans sa totalité. Ainsi, après avoir analysé ces trois différents besoins professionnels, le but de cette série d'articles est d'y répondre. Elle s'adresse à un large public : du donneur d'ordres au développeur, à partir du niveau premier cycle universitaire (IUT / BTS), avec des connaissances moyennes en programmation (Langage C). La pédagogie utilisée pour le domaine de l'imagerie est novatrice : • adaptée à une formation professionalisante : BTS / IUT / École d'Ingénieur, • niveau requis réduit en mathématique : présentation algorithmique des opérateurs permettant une meilleure compréhension. Cette série comporte 6 articles : 1 Introduction (ce présent article), 2 Visualisation des Images et Opérateurs Simples, 3 Introduction aux Différents Types de Segmentation, 4 Première Chaîne Complète de Segmentation, 5 Segmentation en Contours, 6 l'Environnement Logiciel de Traitement d'Image EdEnviTI : Principe et Programmation. Elle est extraite de l'ouvrage « Les Bases du Traitement d'Image et de la Vision Robotique et Industrielle » (édition Lulu.com), réalisé dans le cadre du projet Européen sur l'enseignement de la Mécatronique à niveau Bachelor (BAC + 3) : EDUMEC, formalisant une expérience d'une petite trentaine d'années d'enseignement du Traitement d'Image. II - Que peut-on être amené à faire ? Le but de cette série d'articles est de répondre à un besoin « professionnel » en matière de Traitement d'Image ou de Vision par Ordinateur. La première question à se poser est donc : Que peut-on être amené à faire en situation professionnelle : stage ou embauche ? Nous distinguons trois différents types de besoins professionnels, que nous classons par ordre d'implication croissante et non de difficulté. À notre humble avis, compte tenu de notre expérience, et du fait que les opérateurs ne sont pas « génériques », il est quasiment plus difficile de « manager » correctement une application sans trop vouloir s'investir que de la réaliser soi-même. Ainsi, dans un cadre professionnel on peut être amené à : • superviser des applications, • concevoir et réaliser des applications, • concevoir et réaliser des opérateurs de traitement d'image, ou de vision par ordinateur. Superviser des Applications signifie être capable de formaliser le besoin, par exemple en réalisant le Cahier des Charges de l'application, ainsi que le Cahier de Recette associé. Pour ce faire, il faut certes bien connaître son application, mais également en termes de traitement d'image, il faut savoir ce qu'il est possible de faire, avec quelles - 4 - Copyright ® 2016 Patrick Bonnin. Aucune reproduction, même partielle, ne peut être faite de ce site et de l'ensemble de son contenu : textes, documents, images, etc. sans l'autorisation expresse de l'auteur. Sinon vous encourez selon la loi jusqu'à trois ans de prison et jusqu'à 300 000 € de dommages et intérêts. http://patrick-bonnin.developpez.com/cours/vision/apprendre-bases-traitement-image/partie-1-introduction/ Les Bases du Traitement d'Image par Patrick Bonnin difficultés de manière à piloter efficacement la sous-traitance. La recette d'un système de vision nécessite de savoir expertiser les résultats : les résultats doivent être en conformité avec l'attente. Supposons que vous soyez le responsable d'un site de production. Vous devez être capable de superviser la fourniture du système de Contrôle de la Qualité par Vision installé en bout de chaîne (1) . Cette expertise est relativement simple, car elle n'est pas au niveau des traitements, mais de leurs résultats : la détection des pièces non conformes. Concevoir et Réaliser des Applications signifie être capable de mettre en œuvre une bibliothèque de traitement d'image ou de vision : • soit commerciale : LabView, MatLab, Khoros, Cognex, Scorpio, Omron, Adept, etc., • soit gratuite : OpenCV (2) , CLEOPATRE (3) et EdVision (4) (5) . On appelle Opérateur tout traitement qu'il soit « élémentaire », ou plus évolué, c'est-à-dire, composé de traitements élémentaires. La mise en œuvre peut être simplifiée grâce à une interface graphique. L'enchaînement des opérateurs de base (de la bibliothèque) est alors réalisé d'un simple clic de souris. Aucun développement logiciel n'est requis. Dans le cas où une telle interface n'existe pas, il faut être capable de développer quelques lignes de langage informatique, généralement en langage C ou C++ pour réaliser le traitement souhaité à partir de l'appel des fonctions correspondantes aux opérateurs de base. Dans les deux cas, en plus de l'expertise des résultats précédemment mentionnée, l'expertise des traitements est nécessaire. Celle-ci consiste à connaître le principe et les propriétés des opérateurs de base à combiner pour réaliser l'application, ainsi que leur effet sur les images. L'expertise des traitements est également nécessaire, notamment pour le réglage correct des paramètres de contrôles des opérateurs. Il ne faut pas négliger la difficulté d'obtenir une telle expertise. En effet, citons deux exemples le prouvant : • Dans le cadre de l'application « RoboCup » décrite ci-dessous, nous avons réalisé une interface graphique « semi-automatique » (i.e. incluant les résultats d'une segmentation) pour aider l'opérateur à la sélection correcte des zones d'intérêt des objets de l'image. Ces zones permettent le calcul automatique des valeurs de seuils ou en d'autres termes : des paramètres de contrôle des opérateurs. Le développement de cette interface nous a pris plus de temps que le développement des traitements de vision embarqués à l'intérieur du robot. • Une chaîne algorithmique de détection de contours, ou de régions, comporte de nombreux paramètres à régler, chacun contrôlant une partie des traitements. Leur réglage doit s'effectuer dans un ordre précis, étape par étape de l'algorithme, car les paramètres ont de l'influence les uns sur les autres. La connaissance des opérateurs simplifie grandement la difficulté des réglages : elle est quasiment nécessaire. Par expérience, il s'avère que les bibliothèques comportent des opérateurs généraux, qui uploads/Sante/ base-tr-im-art-1.pdf