Les images numériques Traitement d images avec Gimp Analyse d images avec ImageJ. Images numériques. Applications en biologie technique

Transcription

1 Images numériques Applications en biologie technique L Isle d Abeau 11 et 13 Février

2 Images numériques en biologie Usages en biologie Retouche et composition Présentation Analyse qualitative ou quantitative Résultat expérimental

3 Images numériques 1 Les images numériques 2 Traitement d images avec Gimp 3 Analyse d images avec ImageJ

4 Images numériques 1 Les images numériques 2 Traitement d images avec Gimp 3 Analyse d images avec ImageJ

5 Images numériques 1 Les images numériques 2 Traitement d images avec Gimp 3 Analyse d images avec ImageJ

6 Deux types de représentation Matricielle Tableau/matrice de points pixellisation Gimp, ImageJ, Photoshop,... TIFF, JPEG, GIF, PNG,... Mémoire ++ Photographies numériques Vectorielle Description mathématique de tracés Recalcul sans pixellisation Acrobat, Illustrator, Inkscape, Jmol,... PDF, EPS, SVG, CML, PDB, MOL,... Mémoire ± Texte, schémas, formules chimiques,...

7 Représentation d une image numérique Image matricielle Tableau de valeurs enregistrées dans un support numérique Chaque élément du tableau est appelé pixel (PIcture ELement) Chaque pixel est caractérisé par des coordonnées et sa valeur (niveaux de gris ou couleur)

8 Propriétés d une image numérique Trois paramètres caractéristiques Définition : (colonnes x lignes) = pixels Résolution : taille pixel ramenée à celle de l image inch ou points par pouce (1 inch = 2,54 cm) densité en pixels, en dots per Profondeur/Dynamique (1, 8,..., 24,... bits) 2, 256,..., 16,7 millions de niveaux de quantification N&B 8-bits gris 24-bits couleurs + Cas particulier des palettes de couleurs LUT

9 Couleurs : mode RVB Écran : synthèse additive des couleurs Addition des lumières de couleurs complémentaires couleurs du spectre visible Rouge + Vert + Bleu Blanc Absence de lumière Noir

10 Couleurs : mode CMJ+N Impression : synthèse soustractive des couleurs Papier = source de lumière blanche réfléchie Les encres Cyan, Magenta, Jaune sont des filtres L encre noire est souvent nécessaire pour augmenter le contraste dans les couleurs foncées

11 The Gimp : logiciel de traitement d images Se veut l équivalent Open Source de Adobe Photoshop Gestion des calques, des scanneurs TWAIN, extensible par greffons (plugins) Menus (fenêtre ou clic-droit) et Outils (clic et double-clic) Aide Réglage des Préférences

12 Activité 1 : caractéristiques d une image numérique Fichiers images Taille mémoire Définition Résolution Taille impression Profondeur (Nom.extension) (Mo) (pixels x pixels) (ppi) (mm) (bits/mode) alleles.png Hb_electrophorese.jpg HbS_hemolyse.tif MGG_drepanocytose.jpg Gimp accès rapide aux caractéristiques d une image Fichiers alleles.jpg - Hb_electrophorese.jpg - Hb_hemolyse.tif - MGG_drepanocytose.jpg Retrouver les principales caractéristiques de chaque fichier Intérêt : composer à partir d images aux caractéristiques très différentes

13 Activité 1 : caractéristiques d une image numérique Fichiers images Taille mémoire Définition Résolution Taille impression Profondeur (Nom.extension) (Mo) (pixels x pixels) (ppi) (mm) (bits/mode) alleles.png 1, x ,23 x 25,15 24 bits (RVB) Hb_electrophorese.jpg 2, x ,53 x 6,09 24 bits (RVB) HbS_hemolyse.tif 1, x ,22 x 92,80 8 bits (gris) MGG_drepanocytose.jpg 9, x ,97 x 37,34 24 bits (RVB) Gimp accès rapide aux caractéristiques d une image Taille en mémoire vs taille sur le disque dur Définition Résolution et Taille d impression

14 Les images nume riques Traitement d images avec Gimp Activite 2 : outils de transformation Outils Orienter et Recadrer (Crop) Mode pre cision (saisie des valeurs de transformation) Mode interactif (a la souris), traditionnel ou inverse Possibilite de positionner des repe res horizontaux/verticaux Analyse d images avec ImageJ

15 Activité 3 : luminosité - contraste Dialogue Histogramme Distribution statistique des valeurs des pixels : aucune modification possible Décalage vers la droite : image sur exposée Décalage vers la gauche : image sous exposée Couverture de la plage des niveaux : maximum de contraste

16 Activité 3 : luminosité - contraste Outil Luminosité - Contraste Outil basique : généralement suffisant NB. L outil Courbes, plus sophistiqué que l outil Luminosité - Contraste, permet aussi de régler la luminosité et le contraste.

17 Activité 4 : retouche de détails Outil Cloner Estomper un défaut ou recopier une partie d une image Source : généralement le fond de l image

18 Activité 5 : manipulation des calques Pile de transparents (layers) Sélection de chaque calque : dialogue Calque Déplacement horizontal (outil Déplacer) ou vertical (boutons monter/descendre ou menu Calque/Pile/Remonter ou Descendre) Menu Calque/Échelle et Taille du calque Visibilité d un calque - Opacité d un calque

19 Activité 5 : manipulation des calques Calques de texte Choix de la police de caractères Choix de la couleur...

20 Activité 5 : manipulation des calques Tracés géométriques : Gimp n est pas un logiciel de dessin Tracés vectoriels (courbes de Bézier) : complexe Menu Filtres/Rendu/Figures géométriques... : limité Possibilité d importer des tracés (ou chemins)

21 Activité 5 : manipulation des calques Enregistrer sous??? Format natif Gimp (XCF) sauvegarde intégrale retouches ultérieures Format standard compressé ou non (PNG, TIFF,... ) usage/échange Aplatir image?

22 ImageJ : Analyses quantitatives d images numériques Plusieurs niveaux d utilisation Fonctions de base intégrées : analyses et mesures simples Macros : opérations répétitives, fastidieuses automatisation Plugins : extension des fonctions de base spécialisation

23 Activité 6 : format DICOM (imagerie médicale) Ouvrir et manipuler des fichiers DICOM Fichiers angiographie.dcm et t1-head.tif Menus File - Image/Show Info... Menu Image/Stacks/Make Montage... et Image/Stacks/Reslice [/]...

24 Activité 7 : analyse d un gel d électrophorèse Problème de mesure d aires Fichier Sebia_Hydragel_K20.tif Menu Analyze/Gels Outils Rectangular selections - Straight lines - Wand tool

25 Activité 8 : analyse de particules Nombre et tailles de cellules, noyaux, colonies etc. Fichier BP_Num_Surface.jpg Menu Analyze/Particles

26 Activité 9 : Localisation de marqueurs fluorescents Fausses couleurs et fusions d images Fichiers DAPI.jpg et GFP.jpg Menu (Image/Color/RGB Merge...)

27 Activité 10 : mesure de la fluidité membranaire Réapparition de la fluorescence en fonction du temps Images du répertoire FRAP_membrane Menus File/Import/Image sequence... et Image/Stacks/Plot Z-axis

28 Activité 11 : utilisation de plugins Cell Counter : applications en hématologie Plugin Cell Counter Images du répertoire LMC_CHU_Anger

29 Activité 12 : utilisation de macros Automatisation de la lecture de microplaques Fichier microplaque.jpg Enregistrement de la macro, résultat dans le fichier Microplaque_Macro.txt Installation, utilisation

30 FIN

31 Roland Chabloz, École Polytechnique de Lausanne, L image numérique : vecteurs, bitmap, modes de couleur, scanner et résolutions, 2004 Yves Usson, Laboratoire TIMC-IMAG de Grenoble, Traitement et analyse d images 2D et 3D, Cours de DEA, Noël Bonnet, Université de Reims, Concepts fondamentaux de l image numérique, Cours de DEA, 2006 CRDP de Grenoble, Les images numériques Samir Akkouche, Éric Galin, LIRIS-CNRS-Université Claude Bernard Lyon I, Cours d infographie GIMP, ImageJ,

32 Codage en noir et blanc (binary) Caractéristiques 1 pixel est codé sur 1 bit (Min = 0 pour noir et Max = 1 pour blanc) L image ( = pixels) occupe donc bits en mémoire Usage : Dessin technique (traits), OCR, fax... Retour

33 Codage en niveaux de gris (8 bits) Caractéristiques 1 pixel est codé sur 8 bits soit 1 octet 256 nuances entre Min = 0 pour noir et Max = 255 pour blanc) L image ( = pixels) occupe donc pixels soit octets en mémoire Retour

34 Codage en vraies couleurs (24 bits) Caractéristiques 1 octet (8 bits) par couleur Codage de 3 couleurs ( RVB) : il faut 3 8 = 24 bits par pixel = 16, 7 millions de nuances de couleurs Retour La valeur de chaque pixel peut être obtenue grâce à l outil pipette (eyedropper)

35 Codage par palettes de couleurs (LUT) Caractéristiques Chaque pixel est indexé dans une table de correspondance (Look-Up-Table) Chaque pixel a une valeur comprise dans la table (ici entre 0 et 255) 256 valeurs Chaque index correspond à une couleur potentiellement illimité Gain de place en mémoire, rapidité d affichage Usage : affichage d images par fenêtres de dynamiques différentes, fausses couleurs (ex. imagerie médicale) Retour

36 Outil Courbe Hausse de luminosité Ancienne valeur en entrée (x), nouvelle valeur en sortie (y) Ajout de la valeur A à tous les pixels : y = x + A Hausse de luminosité (attention à la saturation) Retour

37 Outil Courbe Étirement de contraste Ancienne valeur en entrée (x), nouvelle valeur en sortie (y) y = B x C Étirement de contraste si B > 1 Retour

38 Préférences Gimp Réglages des éléments de l interface Parfois complexe, toujours sans risque! Vérifier les options une à une Retour

39 Formats d images numériques Enregistrer sous...??? Formats compressés avec ou sans pertes Profondeur Retour

40 Les images nume riques Traitement d images avec Gimp Analyse d images avec ImageJ Re solution et taille d une image Re solution d acquisition taille de l image re elle sur un support physique (papier, e cran). Relation entre le nombre de pixels d une image et la taille sur un support physique (e ventuellement diffe rente entre l e cran et le papier). Par ex. e cran = 72 dpi, impression = 150 a 300 dpi Retour

41 FIN