base de traitement d'image 1

Université des Sciences et de la Technologie Houari Boumediene

Faculté d’Electronique et d’InformatiqueBP. 32, El Alia Bab Ezzouar, 16111 Alger, Algérie

Tel : (213) 021 24 79 12 poste 806 Fax : (213) 21 24 71 87

MASTER TELECOMMUNICATIONSModule : Bases de traitement d’images

Code :TELF03

BASES DE TRAITEMENT D’IMAGES ( 1 )

INTRODUCTION ET VISION HUMAINEINTRODUCTION ET VISION HUMAINE

Prof. Youcef SMARA

Année 2009-2010

Historique

- 1950-1970 :Images Rayons XAmélioration de la qualité des images pour l’affichageAmélioration de la qualité des images pour l affichage

- 1970-1980 :Extraction automatique d’informationsseuillage, segmentation, extraction de contoursmorphologie mathématique

è éMAIS Problèmes de modélisation! Puissance de calcul insuffisante

- 1980- :I 2D dèl 3DImage 2D ⇒ modèle 3DAnalyse du mouvement

Application : Robotique et guidage de véhiculeguidage de véhicule

Vision active- Perspectives :

AcquisitionA l t i t ét ti d l’i f ti Analyse et interprétation de l’information image

Historique

Le traitement d’images et les autres disciplines

Analyse numérique StatistiqueThéorie du

signal

TraitementInformatique Thé i d

signal

d’imagesInformatique Théorie de

l’information

OptiqueThéorie des

systèmes

Neurophysiologiepsychophysique

Electroniquep q systèmes

Le traitement d’images et les autres disciplines

Niveaux de traitement d’images

Chaîne d’acquisition et de traitement d’images

Grandeurs mesurées en traitement d’images

Spectre électromagnétique

Rayons gamma

• Médecine nucléaire– Émission de rayon par un isotopeÉmission de rayon par un isotope

radioactif consommé par le patient

Gamma-rayimaging

PET - Positronemission tomography

A t i t é i lé i• Astronomie et énergie nucléaire– Radiation naturelle des systèmes stellaires ou de réacteurs nucléaires

Valve in a nuclear reactorExploded star

Rayons-X

• Une des plus vielle source pour l'imagerieDi ti édi l• Diagnostic médical, inspection industrielle

• Médecine

"Slice"of a head CAT scan(Computerized axialtomography)

Aortic angiogram (insertion of a catheter)

Chest X-ray

Ultraviolet

• Microscopie en fluorescence– Ultraviolet est non visible– Fluorescence du fluor exposé aux ultraviolets

Maïs contaminé par le charbonMaïs normal le charbonMaïs normal

Visible

é

• Inspection manufacturière

• Partie du spectre la plus utilisée• Pourquoi?

– Plus facile– Conceptualisation plus aisée– Mimique l'approche humaine

Source facilement disponible– Source facilement disponible– Anticipation des résultats

• Test médico-légal, forces policières, …

Visible

• Microscopie

Infrarouge

• Imagerie satellite, énergie thermique

Visible & infrarouge

• Télédétection• Télédétection• Usage de "bandes" spécifiques• Usage de rapports de "bandes"

Micro-ondes• Détection radar• Détection radar

– Sa propre source d'énergie– Réflexion de l'onde transmise

Image optique sur la région d ’Alger

Image radar sur l é i d ’Alla région d ’Alger

Ondes radio

é é• Résonance magnétique des ondes radio– MRI (Magnetic MRI (Magnetic

Resonance Imaging)

ÉlectroniqueÉlectronique• Microscope (jusqu'à 10.000X)

– La source est un rayon d'électronsLa source est un rayon d électrons

Sonore

Mi é & b tibl• Minéraux & combustibles– Basse fréquence ~100 Hertz

• UltrasonsHaute fréquence ~ 1 5 MHertzHaute fréquence ~ 1-5 MHertz

LE SYSTEME VISUELLE SYSTEME VISUEL

Le système visuelLe système visuel

• L'œil– Capteur parfait ?p p

• Le nerf optiqueT t d l'i f ti– Transport de l'information

• Cortex visuel– Formation de l'image

• Cerveau• Cerveau– Traitement et analyse de l'image

Anatomie de l' œilAnatomie de l' œil

• Cornée- Couche résistante protectrice- Transparente pour laisser passer la

lumière• Sclère

- Couche opaque

• Pupille / Iris

• Choroïde- Réseau de vaisseaux sanguins

-Ouverture contrôlée de l'entrée de lalumière (diaphragme)

• CristallinL till j t bl l l di t d l è- Lentille ajustable selon la distance de la scène

- Absorbe ~ 8% de la lumière visible- Absorbe ~ toutes la lumière ultraviolet et infrarouge

• Rétine– Cellules sensibles à la lumière (photorécepteurs)– Fovéa et point aveugle– Composée de cônes

et de bâtonnets

Anatomie de l' œilAnatomie de l' œilAnatomie de l' œilAnatomie de l' œil

• Cônes– Permettent la vision en couleur– 3 types (bleus verts rouges) selon3 types (bleus, verts, rouges) selon

le spectre de leur sensibilité– Concentrés au centre (fovéa)– Vision de haute résolutionVision de haute résolution– ~ 6-7 millions– Un seul par nerf

Vision photopique (lumière vive)– Vision photopique (lumière vive)

• Bâtonnets

• Fovéa ~ 1.5mm– ~150 000 cônes par mm2

337 000 cônes dans la fovéa– Ne distinguent pas les couleurs– Concentrés en périphérie– Servent à la vision de nuit

– ~337 000 cônes dans la fovéa• Capteur CCD:

– ~ 5mm * 5mm1024 * 768 i lServent à la vision de nuit

– ~ 75-150 millions– Plusieurs par nerf– Vision scotopique (lumière faible)

– 1024 * 768 pixels– 786 432 pixels !

• Qualité comparable:– Vision scotopique (lumière faible) – Fovéa : ~187K/mm²

– CCD: 31K/mm²

Anatomie de l' œil

Oeil normal

Oeil astigmateOeil hypermétropeOeil myope

Anatomie de l' œilAnatomie de l' œil

• Distribution des cônes et bâtonnets

Angle de l'axe visuel (centre de la fovéa)

• Agrandissement de la rétineAgrandissement de la rétine

Trois couches de cellules

-Cônes et bâtons-Cellules bipolaires-Cellules ganglionnairesCellules ganglionnaires

Formation des images

DroiteGauche

Nerf optiqueNerf optique

Chiasma optique

Bandelettes optiques

Radiations optiques

Corps géniculés latéraux

Radiations optiques

Cortex visuel

Formation des images

• Longueur focale– ~14 - 17 mm (cristallin à la rétine) pour objets ~0 - 3 mètres

• Rôle du cerveauRôle du cerveau

– Comble les manques de l’œil (point aveugle, imprécision périphérique)– Intègre les vues gauche et droite (stéréovision)– Recrée l’information de profondeur– Possède une grande faculté d’adaptationg p– Effectue la segmentation, la reconnaissance et l’interprétation

Formation des images

Formation des images

Formation des images

Interprétation des images par le cerveau

DOUBLE VISION

DOUBLE VISION

DOUBLE VISION