Programmation projet 2015 (r3)

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1 Introduction Programmation projet 2015 (r3) Imaginez que vous avez pris une photo d un graphique dessiné au tableau noir ou dans un ouvrage. Vous désirez utiliser les données de ce graphique dans un projet. Pour cela vous avez besoin d extraire la courbe de la photo, puis de calculer un polynôme qui suivra au mieux la courbe. NB. Plusieurs simplifications seront faites par rapport à la description ci- dessus. Ce projet a pour but de vous familiariser avec les trois environnements étudiés au cours. Il vous permettra également de mettre en œuvre les concepts présentés durant le cours au travers d un exercice de plus longue haleine. Chaque environnement gèrera une étape du projet. Le projet est découpé en plusieurs parties schématisées par le graphique ci- dessous: Figure 2. Les étapes du projet. La première étape (1) est la lecture d un fichier PNG contenant le graphique. Ce graphique est sauvé dans un format compressé qu il faudra décoder et sauver dans un nouveau format (2). Les points significatifs

2 seront extraits pour être sauvés sous forme de vecteurs (3). Les vecteurs extraits seront ensuite affichés dans une figure en fonction de paramètres donnés (4) puis cette figure sera sauvée dans un fichier PDF (5) de même que les paramètres du polynôme calculé. L échange d informations entre les trois logiciels se fait par l intermédiaire des fichiers scan.png, pixmap.txt, courbes.m, displayfit.mat, scan.pdf et P.cvs. Lors de la première étape, le fichier PNG contenant la photo de la figure à extraire sera décompressé (fonction fournie) en un vecteur de points (entier) représentant les pixels de l image (pixmap). Ce vecteur sera analysé pour en extraire les couleurs des différentes courbes, sachant que la couleur de fond est le blanc. La taille de l image, les couleurs des courbes ainsi que les pixels seront sauvés au format texte dans le fichier pixmap.txt. Figure 3a. Exemple de pixmap avec 1 courbe (rouge), 3b avec 2 courbes (rouge et bleue), la couleur de fond étant le blanc La deuxième étape du projet consiste à lire le fichier pixmap.txt contenant les pixels et à les sauver dans un tableau. Le tableau de pixels sera ensuite parcouru pour y trouver les pixels de couleur correspondant aux différentes courbes. Les coordonnées de chaque point de couleur seront sauvées dans le fichier de sortie courbes.m. Au cours de la troisième étape du projet, il s agit de lire le fichier courbes.m contenant les courbes, de les afficher dans une figure selon des paramètres donnés dans le fichier displayfit.mat puis de sauver cette figure au format PDF dans le ficher scan.pdf. Les coefficients du polynôme seront sauvés dans le fichier P.cvs Ces trois étapes réunies permettent de transformer une photo constituée de pixels en une figure vectorielle.

3 Mise en œuvre 1 re partie en C++ : le programme Pix2Vect cherche les pixels de couleur correspondant aux courbes du graphique. Spécifications Le programme C++ Pix2Vect va lire le fichier pixmap.txt contenant une suite de valeurs représentant les pixels de l image. Les valeurs lues seront sauvées dans un tableau qui sera ensuite parcouru pour y détecter les pixels de couleur formant les courbes. Afin de simplifier l analyse de l image, vous pouvez vous baser sur les hypothèses simplificatrices suivantes : La couleur de fond est le blanc, de valeur 0. Vous devez ignorer les pixels qui ne font pas partie de la liste des couleurs ni de la couleur de fond. Il n y a jamais deux (ou plusieurs) pixels de la même couleur dans la même colonne. Il est possible d avoir plusieurs pixels de couleurs différentes dans la même colonne. Le fichier pixmap.txt correspondant est une suite de valeurs au format texte structuré comme ci- dessous. Chaque ligne contient un seul entier et les valeurs excédentaires sont à ignorer : Largeur de l image en pixels Hauteur de l image en pixels Nombre de couleurs autres que la couleur de fond Couleur0.. Couleur n (nombre de couleurs -1) pixel 0 pixel 1.. last pixel (il y a largeur x hauteur pixels dans le fichier)

4 Exemple du contenu du fichier pixmap.txt correspondant à l image Fig. 3b, ci- dessus : 250 // largeur en pixels 150 // hauteur en pixels 2 // nombre de couleurs 205 // couleur 0 35 // couleur 1 0 // valeur pixel 0, couleur de fond (blanc) 0 // valeur pixel 1, couleur de fond (blanc) 205 // un pixel de couleur 0 (rouge) 35 // un pixel de couleur 1 (bleu) 0 // valeur du dernier pixel, couleur de fond Dans un premier temps, le programme Pix2Vetc doit lire les valeurs du fichier une à une et les stocker dans un tableau interne. Dans un deuxième temps, chaque élément du tableau interne sera comparé avec la première couleur. En cas d égalité, la position du point dans le tableau interne sera sauvée dans le fichier courbes.m. Cette opération est répétée pour chaque couleur. Le fichier texte de sortie courbes.m contient les coordonnées X et Y de chaque point organisé par couleur et ordonné de manière croissante. La syntaxe employée est celle de MATLAB, voir 3 e partie du projet. C0 = [ % couleur % position premier point, X=0, Y = ]; % fin de la couleur 0 C1 = [ % couleur % position premier point, X=3, Y = ]; % fin de la couleur 1

5 Code C++ La première partie de votre code consiste à lire le fichier d entrée pixmap.txt. Inspirez- vous de l exercice xx de la semaine 4. Après avoir lu la taille de l image et les couleurs de courbes, vous devez lire les pixels et les sauver dans un tableau dynamique. Inspirez- vous de l exercice yy de la semaine 4. Attention à la manière d organiser vos lignes et vos colonnes. Si vous rencontrez un pixel d une couleur qui n est ni la couleur de fond ni la couleur de l une des courbes, vous devez l ignorer et le traiter comme un pixel de la couleur de fond. Une fois votre tableau de pixels en mémoire, vous devez le parcourir pour y détecter les pixels de couleur définis au début de votre fichier. A chaque fois que vous trouvez un pixel de couleur, vous devez sauver ses coordonnées X et Y dans le fichier courbes.m en respectant le format défini plus haut. Inspirez- vous de la partie écriture de l exercice 5 de la semaine 4. Utilisez des fonctions à l intérieur de votre programme. Gestion des erreurs Il est primordial de gérer les erreurs dans votre code. Vous devez donc testez les fonctions que vous appelez, typiquement avec.fail() pour les fonctions sur les stream (fichier, string) ou une autre convention si vous appelez l une des fonctions que vous avez vous- même définies. En cas d erreur, il faut afficher un message dans la console d erreur cerr en procédant de la même manière que pour cout. Ensuite, vous devez sortir de votre fonction ou de votre programme. Ex : F_entree >> Largeur; if (F_entree.fail()) { cerr << "erreur lors de la lecture de la largeur"; } else if (Largeur <=0) { cerr << "Largeur doit etre > 0"; } else Vos fonctions devront également retourner une erreur (si cela fait sens). Cette erreur peut être un bool ou un int. Validation Une fois votre code compilé, vous validez votre programme en effectuant des tests avec différents fichiers. Effectuez d abord des tests avec des valeurs plausibles et valides, et ensuite avec des valeurs fausses ou impossibles. Vous contrôlerez par ailleurs que votre programme suit les spécifications définies précédemment.

6 Exemples de tests de validation: Largeur ou hauteur dans les bornes [ ] Nombre de pixels ne correspond pas à largeur x hauteur Couleur autre que blanc ou que celles fournies en paramètres Problème lors de la lecture ou de la création des fichiers 2 e partie : le programme LabVIEW Le programme LabVIEW est l acteur principal du projet. C est lui qui va faire le lien avec les deux autres programmes (C++ et matlab). Gestion de l interface utilisateur et génération des paramètres La possibilité de générer facilement les interfaces graphiques est l une des forces de LabVIEW. Il suffit de quelques clics de souris pour placer les éléments graphiques de votre interface. Figure 4a. Interfaces graphique LabVIEW

7 Figure 4b. Interfaces graphique LabVIEW avec 1 courbe Votre interface devra permettre de définir le fichier à convertir et d afficher son contenu. Il doit aussi permettre de définir les paramètres du signal à l aide de boutons, de sliders ou d autres éléments de votre choix. Une fois le fichier sélectionné et les paramètres d affichage définis, le VI est lancé. La première étape consiste à lire le fichier PNG et à l afficher. Le VI Read PNG File.vi lit le fichier, décode l image et la stocke dans un cluster. A l aide de Draw Flatten Pixmap.vi, vous devez afficher dans un picture indicator l image contenue dans le cluster. Read PNG File.vi Draw Flatten Pixmap.vi A vous de gérer les erreurs potentielles. Vous devez par exemple tester la présence du fichier à l aide du VI Check if File ou Folder Exists.vi dans la palette file/advanced, ou créer votre propre test. Check if File ou Folder Exists.vi Vous devez alors parcourir les pixels de l image (contenu dans le cluster, champ image) et sélectionner ceux dont la couleur est différente de la couleur de fond (blanc). A l aide du vi Write to text file, vous devez ensuite sauver le les données collectées dans le fichier pixmap.txt en respectant le format défini dans la partie C ++.

8 Write to text file Une fois le fichier sauvé, exécutez votre programme Pix2Vect en employant le VI System Exec. System Exec Après l exécution de votre programme C++, le fichier courbes.m contenant les coordonnées des points du graphique devrait être présent sur le disque dur. N oubliez pas de traiter les erreurs retournées par System Exec. Génération du script Matlab Le fichier courbes.m contient les données des courbes. Ces courbes peuvent être affichées de différentes manières, en fonction des choix de l utilisateur. Ces choix sont paramétrés dans l interface LabVIEW avant d être convertis en une suite de commandes Matlab (script). Les spécifications complètes du script Matlab sont décrites dans la troisième partie. Depuis LabVIEW, l utilisateur doit pouvoir choisir au minimum les options suivantes : Taille du point (marker size) Forme du point (marker shape) Epaisseur de la ligne Type de ligne (pointillé, etc.) Une option pour ajouter le calcul d un polynôme d interpolation (Fit polynomial) Le degré du polynôme Epaisseur de la ligne du polynôme Notez les points suivants : les couleurs des traits et points sont les mêmes que celles du graphe initial la courbe représentant le polynôme n a pas de markeur (point) Un fois le script généré, il faut le sauver sur le disque dur puis l appeler à l aide du VI fourni MP_LaunchMatlabScript.vi MP_LaunchMatlabScript

9 3 e partie : le programme Matlab Lecture, fit, affichage et sauvegarde du graphique représentant les courbes Vous devez écrire le script displayfit.mat Matlab qui effectue les opérations suivantes : Chargement du fichier courbes.m généré par votre exécutable C++ Affichage des courbes existantes (nombre variable) avec les paramètres choisis par l utilisateur (épaisseur des traits, taille des points, couleurs, etc.) Affichage du titre de la figure ainsi que de la légende Calcul et affichage du ou des polynômes (si demandé) Sauvegarde de la figure générée au format PDF. Le nom de la figure doit être le même que le nom du fichier PNG source ; seule l extension du fichier change. Sauvegarde du ou des polynômes calculés dans un fichier Figure 5a. Le fichier PDF contenant les courbes détectées sans polynômes d interpolation.

10 Figure 5b. Le fichier PDF contenant la courbe détectée avec polynôme d interpolation Il existe plusieurs options pour passer les paramètres d affichage de LabVIEW à Matlab. L option la plus simple consiste à générer le fichier displayfit.mat à chaque exécution. Autre option possible : utiliser un fichier supplémentaire contenant uniquement les paramètres sous la forme d un vecteur. Pour charger et exécuter un fichier Matlab, utilisez la fonction run() La fonction polyfit permet de calculer un polynôme de taille donnée. La fonction polyval évalue un polynôme pour des valeurs données. La fonction xlswrite sauve des variables dans un fichier excel. Pour sauver la figure générée, utilisez la fonction print('-dpdf', ) L appel de votre script Matlab displafit.mat se fait depuis LabVIEW à l aide du VI fourni MP_LaunchMatlabScript.vi Points importants Tous les fichiers doivent être dans le même répertoire. Merci de respecter les noms de fichiers, vos programmes seront testés par des outils automatiques

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