Segmentation d'images couleur par un opérateur gradient vectoriel ...

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INTRODUCTION AU TRAITEMENT D'IMAGES COULEUR. 4.1 Sortie analogique ou numérique Les caméras numériques, où le convertisseur analogique/digital est juste derrière le capteur CCD, offrent pour un prix plus élevé une résolution plus importante (3000x4000 ou plus) avec possibilité d'une quantification sur plus de 8 bits (une quantification sur 12 bits correspond à un rapport signal sur bruit SNR=72dB). Les cartes d'acquisition standard associées à une caméra analogique fournissent une définition d'environ 750x500 sur 8 bits (elle dispose généralement d'un SNR de 48 dB) 4.2 Caméra mono-capteur ou trois capteurs Lorsqu'on s'intéresse à l'acquisition d'images couleur (caméra et carte d'acquisition), deux approches différentes peuvent être distinguées : • Soit le traitement numérique d'image couleur est l'objectif premier de l'acquisition. Dans ce cas, on utilise une caméra avec trois capteurs CCD et une carte d'acquisition numérisant les signaux distincts RVB (rouge, vert, bleu). Ces trois signaux, ou dans un espace plus perceptuel la luminosité, la teinte et la saturation, présentent la même bande passante et les traitements numériques peuvent être appliqués indifféremment sur chaque composante. • Soit le système d'acquisition répond seulement à un besoin de visualisation et de stockage des images couleur. Il se compose alors, pour des raisons bien compréhensibles de prix, d'une simple caméra couleur mono-CCD associée à une carte d'acquisition comportant un seul convertisseur pour le signal vidéo couleur. La résolution d'une caméra matricielle dépend du nombre d'éléments photosensibles de son capteur CCD. Une caméra couleur trois-CCD est construite autour de trois capteurs d'une taille identique pour les trois canaux de l'image couleur. Tandis qu'une caméra couleur mono-CCD utilise un seul capteur CCD couleur. Cette matrice est dotée de filtres chromatiques différents pour chaque élément dans un ordre vertical ou mosaïque Figure 12. V R V B V B V R V V R B V R B V R B Figure 12. - Exemple de filtres chromatiques dans une caméra mono-CCD. Ce type de système permet aussi d'accéder aux signaux "primaires" RVB mais ils ne sont alors qu'artificiellement reconstruits par l'électronique de l'acquisition. La résolution de la luminance correspond à la taille du capteur élémentaire, mais la définition des signaux de couleur est réduite d'un facteur d'environ 2 à 3. Ce sous-échantillonnage est lié à l'utilisation d'un seul capteur. La caméra prend ainsi directement en compte, au niveau de l'acquisition, les caractéristiques de la vision humaine et principalement le fait que la résolution de la luminosité 28
INTRODUCTION AU TRAITEMENT D'IMAGES COULEUR. soit plus grande que celle associée aux composantes couleur. La transmission des images vidéo couleur utilise également ces caractéristiques et réserve seulement une petite partie de la bande passante aux composantes couleur. Ceci n'est pas gênant pour la visualisation mais pour les traitements éventuels. Le prix d'une caméra 3 capteurs est, bien sur, plus élevé. Mais pour une reproduction précise de la couleur avec une résolution spatiale identique pour toutes les composantes il est indispensable de prendre une caméra à trois capteurs, un par canal RVB. Dans la littérature sur le traitement numérique d'images couleur, on rencontre généralement l'hypothèse de l'utilisation d'une caméra trois CCD. En pratique, un algorithme de traitement qui utilise une chaîne d'acquisition mono-CCD, comme cela est souvent le cas, doit tenir compte du sous-échantillonnage des signaux de couleur. La numérisation du signal vidéo introduit une résolution spatiale fictive et identique pour les trois canaux. Le manque d'information dans les signaux couleur, produit par la bande passante réduite du signal vidéo, ou par le sous-échantillonnage dans la caméra, se traduit par une définition réduite et un niveau de bruit augmenté pour ces composantes. 4.3 Sortie composite vidéo ou RVB Le signal composite, fait pour la visualisation des images, n'offre pas la même bande passante et donc pas la même résolution spatiale pour la luminosité et pour les signaux de couleur. Dans le cas d'une caméra à 3 capteurs, il est indispensable d'avoir une liaison RVB entre la caméra et la carte d'acquisition, carte qui doit numériser séparément les trois canaux RVB. Dans le cas d'une caméra 1 capteur, le signal vidéo composite offre probablement un meilleur rapport signal sur bruit qu'une sortie RVB qui n'est alors qu'artificiellement reconstruite. 5. CONCLUSION D'après l'étude détaillée dans ce chapitre sur la couleur, on peut considérer qu'il n'y a pas d'espace couleur normalisé idéal pour une application donnée. Cependant quelques espaces sont à retenir. L'espace XYZ qui est la référence pour la mesure quantitative de la lumière. La composition additive des couleurs est réalisée dans l'espace RVB. Des espaces spécifiques existent pour les signaux vidéo. Pour effectuer des calculs complexes sur une image couleur, l'espace YC b C r est bien adapté car plus proche de la perception humaine tout en conservant les propriétés d'additivité. Pour caractériser la différence perceptuelle entre les couleurs, l'espace CIELab est plus proche de la vision humaine. Rappelons que l’image couleur à laquelle nous nous intéressons est issue d’un capteur optique placé dans un environnement peu hostile. De plus, les produits analysés sont des produits naturels transformés par un procédé industriel. L’image associée peu bruitée présente alors une information "contour couleur" intéressante pour une segmentation par approche frontière. C'est pourquoi le chapitre 3 présente une étude concernant la détection de contours 29
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BIBLIOGRAPHIE [Hofmänner, 1975] F.
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BIBLIOGRAPHIE [Sapiro et al., 1996]
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