1 - D'abord en astrophotographie argentique !
2 - Et maintenant en imagerie numérique
III - Principe général
du masque flou en imagerie numérique
1 - Action du traitement sur des détails de différents profils photométriques élémentaires
2 - Pourquoi y-a-t-il création d'artefacts ?
VII - Une méthode de traitement des détails
VIII - La réduction des artefacts
On peut coder une image de plusieurs manières, voici les deux principales :
1 - IMAGE "BITMAP" OU POINT PAR POINT
Ce type de codage considère l'image comme un ensemble de "points", d'éléments d'images (ou Pixel pour Picture Element) localisés grâce à un système de coordonnées orthogonales. Chaque pixel peut prendre une valeur qui représente la quantité de lumière, un numéro de couleur dans une palette ou une autre grandeur physique en ce lieu de l'image. Ce pixel a une existence physique dans la mémoire de la carte graphique de l'ordinateur. Il peut être un simple bit (0 ou 1) pour noir ou blanc, un quartet (4 bits) pour 16 couleurs possibles, un octet (8 bits : 2^8 = 256 valeurs possibles), un mot (16 bits = 2 octets : 2^16 = 65536 valeurs possibles), codé sur 3 octets généralement les doses rouge, verte et bleue (3 octets = 24 bits : 2^24 = 16.777.216 valeurs possibles). Le nombre de valeur possible peut être bien plus grand (mot long de 32 bits...) mais à partir d'un certain nombre de niveau de quantification (24 bits voir 16 bits), le gain en qualité d'image n'est plus si évident pour l'oeil. Cette dernière remarque est d'autant plus vraie que l'image est monochrome (l'oeil est capable de différencier au plus un millier de niveaux de gris). Aussi, pour une même dimension une image représente de plus en plus de mémoire vidéo. Il intervient alors des problèmes de stockage, de traitement informatique dus à la masse de mémoire que l'on doit déplacer ou traiter. Par exemple, une image 768x512 contient 393.216 pixels et occupe généralement 786.432 octets si elle est codée sur 9, 10 ... 16 bits. La moindre opération de pré-traitement conduit donc au minimum à 1.179.648 opérations arithmétiques. Dans une nuit, il n'est pas rare de réaliser une bonne cinquantaine d'images. Sans aucune compression de données, cette nuit d'observation occupera 38 Méga octets sur votre disque dur. Il est donc indispensable d'archiver les images compressées sur un autre support.
Plus le pixel peut prendre de valeurs possibles en niveau de quantification, et plus l'image est précisément échantillonnée en luminance, a une forte dynamique. Sur le plan visuel on évite les iso-contours et escaliers lumineux dans l'image, si la carte graphique de l'ordinateur est capable d'afficher autant de niveaux de gris que de niveaux de quantification utile de l'image. Ce type de codage est universellement employé en traitement d'image.
Cette méthode consiste à décrire géométriquement l'image comme une suite d'objets. Les formes variées, pré-définies et paramètrables sont des cercles, ellipses, arcs, lignes, points, splines, courbes de Bézier, image bitmap... Le gros avantage de cette forme de codage se situe au niveau du changement d'échelle, à l'adaptation de l'image à la résolution d'un périphérique et aux vitesse et facilité de traitement par le hardware. Il est par contre totalement inefficace pour coder une image complexe comme nous en avons l'habitude en imagerie CCD.
1 - D'ABORD EN ASTROPHOTOGRAPHIE ARGENTIQUE !
Rappelons qu'en astrophotographie, le masque flou a pour premier but d'harmoniser le contraste global et d'extraire le fin détail des zones d'un cliché ayant une très forte dynamique (voir "Couleurs des Etoiles" de David MALIN & Paul MURDIN). Dans ce cas, le masquage manuel ou par photo découpée est trop complexe et le papier photographique ne peut restituer une telle dynamique de densité (temps de pose trop long et trop court...). Il faut donc réaliser un positif flou sous l'agrandisseur ou une photo floue lors de la prise de vue. En le superposant au papier photo lors du tirage, celui-ci servira de masque (voir ci-dessous en italique).
Extraits de "Couleurs des étoiles" de David MALIN & Paul MURDIN tr aduit de l'anglais par France et Jean-Louis HEUDIER (un livre a lire absolument !). "... Les négatifs obtenus à partir de plaques exposées dans les meilleures conditions en astronomie sont différentes de ceux qu'on utilise en photographie normale... Une densité photographique de 4 ne transmet que 0.01% de la lumière incidente, la dynamique du tirage devient 1/10000, ce qui est inaccessible aux papiers photographiques. Il n'est donc pas étonnant qu'une technique, appelée masque flou, soit efficace dans le domaine de l'extraction de l'information contenue dans les plaques astronomiques... On réalise un masque flou en faisant une copie positive de la plaque originale sur une émulsion à bas contraste. La copie est floue car elle est obtenue en posant le dos de l'originale sur l'émulsion réceptrice et en utilisant un éclairage diffus, l'épaisseur de la plaque éloigne l'image et le positif résultant ne contient qu'une image de l'original mal mise au point. Ce positif, traité et séché, est replacé en contact avec l'original, il réduit l'importance des structures grossières et permet de mettre en évidence les détails faibles lorsqu'on réalise un tirage de l'ensemble. La séquence des opérations a été décrite par Malin (Malin, D.F 1977 Unsharp masking. A A S Photo Bull, N°16, 10-13) et est montrée sur la figure 40...." Pages 48-49. "... Ce procédé implique la préparation d'une copie floue de l'original, copie utilisée pour masquer l'original et extraire l'information des parties les plus denses de l'image... Le révélateur D76 utilisé à l'origine a maintenant été remplacé par une solution à 2.5% d'Ilfospeed concentré, bien que le film sélectionné alors, Kodak Commercial Film 4127, reste inchangé." Page 186.
2 - ET MAINTENANT EN IMAGERIE NUMERIQUE !
De part sa simplicité, la manipulation informatique de l'image permet de pousser un peu plus loin qu'en astrophotographie la réalisation du masque flou.
Le but ultime du masque flou sera le rehaussement du contraste d'une échelle de détails. Il s'agit donc d'extraire le plus fidèlement possible les détails de l'échelle en question. En les ajoutant à l'image initiale, on les rendra plus évident que les autres détails de celle-ci, par augmentation de leur presque unique contraste. L'image ainsi obtenue n'a plus de réalité photométrique mais révèle beaucoup plus les détails que l'on souhaitait mieux observer !
Il faut bien comprendre qu'un cliché brute contient beaucoup d'informations, qui, pour l'oeil, sont "noyées" dans l'image. Le but est donc de "sortir" un détail de l'image sans en créer, en inventer d'autres. Nous allons voir que tous les détails (types, formes) ne réagissent pas de la même manière au masque flou.
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par David ROMEUF
