1 - Images Numériques et Colorimétrie

1. 1 - Images Numériques et Colorimétrie

2. Plan • Introduction • Couleur et perception visuelle • Modélisation de la couleur • Restitution de la couleur • Problèmes de la numérisation • Respect des couleurs en infographie

3. Images Numériques Introduction

4. Monde (réel ou virtuel) Synthèse Acquisition Restitution Vision humaine ou Informatique Vision composants de base Informations élémentaires Modèle Conceptuel Interprétation Extraction Images et Modèles

5. Pixels, Résolution • Pixel = Picture Element (pas toujours carrés !) • Résolution Nombre de Pixels par ligne et par colonne (trame rectangulaire) • Lenombre de bits / Pixel, détermine le nombre de couleurs utilisables à un instant donné. (8 bits -> 256 couleurs)

6. Informations associées aux pixels • couleur • Profondeur (Z-buffer) • mélange (canal alpha) • etc … Des données quantitatives ou qualitatives

7. Traitement / Synthèse • Synthèse : production de pixels (algorithmes, palettes graphiques, …) • Traitement: manipulation de pixels obtenus par synthèse ou par numérisation d’images (scanners, caméras, …). • Analyse : Extraction de structures dans les images.

8. Image et Modèle Modèle Image Analyse Synthèse Traitement

9. Quelques images de synthèse ou traitées

10. 3D Scientifique

11. Simulation en Architecture (image RADIANCE)

12. Simulation d’intervention (image RADIANCE)

13. Rendu Volumique

14. Visualisation Numérique (image VTK)

15. Visualisation Expérimentale (image ONERA)

16. Expérimental/Simulation (image ONERA)

17. Retouche Avant Après

18. Image satellite

19. Google Maps

20. Images SPOT

21. Images SPOT (composition)

22. Image SPOT (2)

23. Couleurs et Perception Visuelle

24. Lumière (1) • Lumière = rayonnement électromagnétique • Visible chez l’humain 380 nm < longueur d’onde < 780 nm 400 500 600 700 UltraViolet Violet Bleu Vert Jaune Orange RougeInfrarouge 435.8 546.1 700 • Certains serpents «voient» l’Infrarouge • Certains insectes «voient» l’Ultraviolet

25. Lumière (2)

26. Lumière (3) • Couleur : f(l) • Lumière monochromatique: 1 seule longueur d’onde • Lumière blanche : toutes les longueurs d’onde visibles en même quantité. • Mise en évidence => Prisme

27. Décomposition

28. Lumière Blanche • Couleur : corps noir à 5000°K • En pratique: différentes «lumières blanches» (soleil : 4800°K, Ciel : 6500°K, . . . c.f. pellicules photo, étalonnage du blanc des caméras) • Couleurs complémentaires : combinaison = blanc

29. Illuminants Standards

30. Perception • ŒIL : Physiologie, . . . . + • CERVEAU: Psychologie, Culture, . . .

31. Oeil • Œil iris : intensité cornée, humeur aqueuse, cristallin : mise au point rétine :récepteurs

32. Mise au point • Se fait par déplacements et déformations du cristallin. • Les indices de réfraction varient en fonction des longueurs d’ondes (voir prisme, arc-en-ciel, ..). • Si deux couleurs de longueurs d’ondes trop différentes sont juxtaposées, l’oeil ne parviendra pas à faire la mise au point. => Éviter par exemple le texte bleu sur fond rouge Bleu sur rouge

33. Rétine • La rétine contient des récepteurs transformant l’énergie lumineuse en impulsions électriques. • les bâtonnets sont sensibles aux faiblesintensités lumineuses, et saturent à partir d’intensités moyennes. • les cônes sont moinssensibles, mais traitent mieux les intensités élevées. • L’efficacité lumineuse est optimale à 510 nm (vert) en lumière faible, et à 555nm (jaune vert) en lumière élevée.

34. Rétine • Acuité Visuelle moyenne : 1 ’ d ’arc ou ~ 1mm à une distance de 3,5 m

35. Cônes • Il existe trois types de cônes, qui ont leur efficacité lumineuse optimale pour des longueurs d’ondes différentes (445, 535 et 570 nm). • Il permettent la vision des couleurs, (non perçues en lumière faible car seuls les bâtonnets sont activés). • Ils se situent principalement dans la fovéa (point focal de l’œil)

36. Sensibilités Spectrales

37. Répartition des cones

38. Nombres de Récepteurs • Environ 120 Millions de bâtonnets et 8 Millions de cônes (cônes concentrés dans la fovéa). Transmission par environ 1 Million de fibres nerveuses. => codages favorisent l’intensité par rapport à la couleur ! (4:2:2, PAL, SECAM, NTSC, etc ....) verts : 64 %rouges: 32 %bleus : 4 %

39. Daltonisme • Décrit par Dalton, médecin écossais du XVIIIe siècle (qui voyait mal les couleurs). • Le Daltonien dichromate ne forme les couleurs qu’avec deux canaux: le plus souvent le vert manque. • Le Daltonien trichromate dispose des trois canaux, mais l’un d’entre eux est déficient. • AnomalieHéréditaire, et non maladie (en général). • Transmise par le chromosome sexuel X. • En France : 8%des hommes et0,45%des femmes. • => En tenir compte dans les interfaces utilisateurs

40. Daltonisme

41. Test de vision des couleurs

42. Cônes Bâtonnets - + +/- - + Noir/Blanc Jaune/Bleu Rouge/Vert Signaux de Couleur

43. Bases trichromatiques • Pratiquement , toute perception de couleur peut être reproduite à partir de 3 couleurs de base. • Aucune de ces trois couleurs ne doit pouvoir être obtenue à partir des deux autres (base !). • Il existe plusieurs bases: XYZ, YUV, RVB, TLS, YIQ .....

44. Equivalence en Perception

45. Modélisation de la Couleur

46. Couleur des Objets • Sources Lumineuses • Objets réfléchissants Couleur émise Brillance surfacique Couleur réfléchie Absorption

47. Composition des Couleurs Additive Soustractive

48. Décomposition RVB

49. Modèle RVB V R B

50. Modèle TLS