ACQUISITION DE L'IMAGE PAR UNE WEBCAM Comment passer d'une image réelle à une image numérisée?

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1 ACQUISITION DE L'IMAGE PAR UNE WEBCAM Comment passer d'une image réelle à une image numérisée? Le système support est une webcam qui filme une personne et qui utilise l'image numérisée pour faire une reconnaissance de contour et un suivi de la personne filmée. La caméra de cette webcam est équipée d un capteur CMOS de définition 1280 x 960 pixels. 1. COMMENT VOIT ON? SCHEMA FONCTIONNEL DE LA VISION / comparaison avec une webcam la rétine transforme un signal lumineux en un influx nerveux Le cerveau traite cet influx nerveux Lumière réfléchie acquérir traiter cerveau cerveau Question 1 : Dans un système technique, quel type de composant électronique jouerait le même rôle que la rétine? Quel composant électronique jouerait le même rôle que notre cerveau? Complétez le schéma fonctionnel ci-dessous : Question 2 : Indiquez sur le schéma fonctionnel comment devront être codées les informations en entrée de la fonction TRAITER. Question 3 : Donnez très précisément les rôles de la fonction ACQUERIR Page 1 sur 5

2 2. COMMENT CODER EN NUMERIQUE DE LA COULEUR? Consultez les deux sites internet ci-dessous : Question 4 : Que pouvez vous conclure de ce site? Application : Un dessin animé à la télévision donne cette image : Sur un écran TV chaque pixel est constitué de 3 sources de lumières appelées luminophores : Rouge Vert Bleu. Question 5 : Recherchez les définitions des mots pixels et luminophores pixel :... luminophores :... Dans le tableau ci-dessous, les trois cases correspondent aux luminophores Rouges, Verts et Bleus de la télévision. Question 6 : Dans chaque case, précisez si le luminophore s'éclaire ou pas, selon les couleurs à afficher sur l écran. Chapeau vert Echarpe bleue Carotte rouge Ciel en cyan Nœud en magenta Echarpe en jaune Ombre en noir Neige en blanc R V B R V B R V B R V B R V B R V B R V B R V B Remarque : Sur un écran (de PC, de téléphone ou sur une tv), l'oeil ne voit en chaque point qu'une seule couleur qui est la combinaison des 3 couleurs des luminophores. C'est le même principe que le pointillisme en peinture ( technique qui consiste à juxtaposer des points colorés et c est l œil qui «mélange» les points colorés en suivant les règles de la synthèse additive.) APPLICATION A LA WEBCAM : Pour coder une couleur, il faut donc trouver quelle est la quantité de Rouge, de Bleu et de Vert présente dans la couleur. Pour cela, on place devant le capteur un filtre transparent constitué de petits carrés rouges, verts, bleus. Ce filtre est appelé FILTRE DE BAYER. Page 2 sur 5

3 Le capteur délivre alors 3 tensions proportionnelles respectivement à la proportion de rouge, de bleu et de vert. Il y aura donc, pour chaque point de l'image filmée, 3 tensions à convertir en numérique. Question 7 : A partir des explications précédentes et du schéma de principe ci-dessous, complétez le schéma fonctionnel en indiquant les noms des composants de la Webcam réalisant chacune des sous fonctions d'acquerir. Page 3 sur 5

4 la fonction acquérir a donc pour rôle : de transformer le signal lumineux en tension de transformer cette tension en informations numériques (compatibles avec la fonction TRAITER) 3. TAILLE ET DEBIT DES IMAGES FILMEES Une image est constituée d'un ensemble de points appelés pixels (PICture Elements). Question 8 : En supposant que chaque composante RVB est codée sur, 8 bits, indiquez combien d'octets sont nécessaires pour coder un pixel : On appelle définition de l'image le nombre de points (pixels) constituant l'image. Spécifications du capteur CMOS de la webcam : Définition vidéo : 680 * 480 Définition en mode capture :1280 * 960 Question 9 : dans quelle mode la définition de l'image sera de meilleure qualité? Question 10 : Calculez le nombre de pixels constituant une image vidéo de la webcam. Question 11 : Calculez la taille en octet d'une image en mode vidéo : Question 12 : Sachant que la webcam transmet 30 images par seconde, calculez le nombre d'octets transmis à l'ordinateur par seconde. Question 13 : La transmission des informations numériques se fait grace à un connecteur USB2. Recherchez le débit maximal (le nombre de bits par seconde) de ce type de connexion. Cela est-il compatible avec les résultats de la question précédente? 4. CODAGE D'IMAGES EN FORMAT BITMAP Le logiciel de la caméra nous propose d'enregistrer la photo prise par la webcam en format bitmap, jpeg ou gif. Nous allons nous intéresser au format bitmap (bmp) Dans le codage bitmap, une image est une succession de points (pixels). La couleur de chaque pixel est codée sur un nombre de bits choisi. Par exemple, pour un format bitmap 8 bits, les couleurs de chaque pixel sont codées sur 8 bits, ce qui permet de coder 256 couleurs différentes. Un fichier bitmap est donc constitué : d'une 1ere partie comportant des informations sur l'image du codage de la couleur de chaque pixel en partant d'en haut à gauche Page 4 sur 5

5 codage des couleurs sur 8 bits : Question 14 : Lancez l'éditeur hexadécimal HXD présent dans le répertoire «partage S..». Ouvrez successivement les fichiers rouge.bmp, noir.bmp... Compétez le tableau ci-dessous permettant de déduire le code hexadécimal correspondant aux différentes couleurs. Convertissez les en binaire. couleur blanc noir Rouge jaune Valeur hexadécimale Valeur binaire Mise en évidence de l'influence du nombre de bits dans le codage des couleurs : Lancez le logiciel paint (démarrer, tous les programmes, accessoires, paint) Ouvrez le fichier chat.bmp du répertoire tp webcam. (Il s'agit d'une photo format bitmap, avec 8 bit pour le codage de la couleur) Enregistrez cette photo en bmp monochrome, bmp 16 couleurs, 8bits, 24 bits en lui donnant des noms différents. Par exemple chat2couleurs.bmp, Chat16couleurs.bmp... Question 15 : Combien de pixels comporte chat.bmp? Question 16 : Rappelez la définition d'un octet. Question 17 :Le nombre de couleurs que l'on peut coder avec n bits est donné par la relation : 2 n. Complétez le tableau ci-dessous : Nombre de couleurs Nombres de bits 8 24 Question 18 : Trouvez la formule permettant de calculer la taille du fichier en octets en fonction du nombre de pixels constituant l'image, et du nombre de bits permettant de coder la couleur Question 19 : Complétez le tableau ci-dessous, comparant la taille du fichier calculée et celle lue dans l'explorateur. Les résultats sont-ils cohérents? Déduisez de la structure des fichiers bitmap la cause de l'écart entre les 2 résultats? Format image Bitmap 2 couleurs Bitmap 16 couleurs Bitmap 8 bits Bitmap 24 bits Nombre de bits nécessaires au codage de la couleur Calcul de la taille du fichier Taille indiquée sous l'explorateur Comparaison des 2 valeurs Page 5 sur 5

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