Analyse et Synthèse d'images. La perception visuelle humaine... 2 La Rétine Humaine...2 L'Horopteur...4 Version et Vergence...5

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Stéphanie Gaumond
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1 Analyse et Synthèse d'images James L. Crowley DESS Génie Informatique 1999/00 Séance 1 : 2 janvier 2000 Plan de la Séance : Représentation et Formation d'images La perception visuelle humaine... 2 La Rétine Humaine...2 L'Horopteur...4 Version et Vergence...5 Représentation des Images... 6 Acquisition et Affichage...6 Format Binaire (Bit Map et Pix Map)...7 La trame entrelaçait...8 Représentation en mémoire des images...9 Surfaces virtuelle, lucarne et fenêtre Modèle Mathématique de la Formation d'image...11 Les Repères Transformation rétine->image Organisation des Séances Cours: 8 Séances TDA: 8 TDAs.

2 La perception visuelle humaine Fovéa Cornéa α min = 1 minute L'œil Humain est une sphère pilotable en θ, ϕ, et ψ. L'image est détectée par les récepteurs dans la fovéa. À une distance de 30 cm, 1 min d'arc est environ cm (0.003 inchs) Ça correspond à un point ("dot") d'une imprimante à 300 ppp. (dots per inch). La perception visuelle est une fonction logarithmique du contraste. Si Io est le contraste minimal perceptible, le contraste apparent est L = log( I 1 I o ). L'acuité minimum de l'œil humain est environ 1 minute d'arc. Ça dépend du contraste. La Rétine Humaine Nerf Optique Fovéa (cônes) Périphéríe (bâtonnets) Fovéa Cornéa Spectre de la lumière visible pour l'homme : Le système humain est composé de bâtonnets et de cônes. Les bâtonnets sont responsables de la perception achromatique et des lumières atténuées. Ils sont formés d'une pigmentation, la rhodopsine, sensible à tout le spectre, avec une sensibilité maximale de 510 nm (vert). 1-2

3 Ils sont dans la périphérie de la rétine, et donnent une perception de plus faible résolution. Les cônes sont responsables de notre vision chromatique. Ils sont concentrés dans une zone appelée la fovéa. Il y a trois sortes de cônes, distingués par leurs pigments : cyanolabe α (445 nm), chlorolabe β (535 nm), et erythrolabe γ (570 nm) 1 Reponse Relative β γ 0.5 α nm λ La transformation entre stimuli de cônes et perception de couleur est un phénomène de la perception humaine qui n'est pas encore bien modélisée. 1-3

4 L'Horopteur = +σ = 0 = σ Point de Fixation B C D B C D Horopteur : Le locus des points dans la scène pour lesquels la disparité est (proche de) zéro. L'Horopteur est une sorte de Filtre. Il limite l'information traitée. Il est déplacé tres rapidement par le système visuel. Horopteur Géométrique : Fixation Point F P Interest point 2 µ Primary Line of Sight η l η r Corresponding Visual Rays α l α r Left Retina Right Retina Fixation Center Surface de disparité null: ηl = ηr 1-4

5 Le cercle Vief - Muller : 2 η η η α l α r x Version et Vergence 2 η α l α r α l α r α c x α c X Version: αl = αr Vergence αl αr Version : déplacer le point de fixation sur l'horopteur avec αl = αr Vergence : déplacer l'horopteur par αl αr Le système de commande neurale de la fixation est colliculus supérieure. Il est géré les stimulations dans un espace "version-vergence". Il fusion les stimulus venant des centres de motricité, réaction et délibération. 1-5

6 Représentation des Images Acquisition et Affichage Modèle de la Caméra Géométrie Physique Y j X F i Axe Optique Rétine Objective Modèle Mathématique: Projection Centrale Les coordonnées de l'image sont main gauche. Objective F j Y Image X P = (i, j) i => (x r, y r, 0) i P = (X, Y, ) s s s s P = (X, Y, ) c c c c Axe Optique Affichage d'une image Image Ecran 1-6

7 Format Binaire (Bit Map et Pix Map) Pixel = Picture Element. Une image est un tableau de pixels: O 0 NCols-1 0 NRows-1 Question : Est-ce que les pixels sont "carrés"? Réponse : non. (Ça dépend de l'affichage). Le nombre de pixels de l'image dépend de la matérielle. Silicon Graphics : 768 colonnes x 576 lignes VGA : 640 x

8 La trame entrelaçait A fin de minimiser les effets d'affichage, les images sont souvent affichées (et acquises) en trame entrelaçait. Lignes "paires" NRows-2 Lignes "impaires" NRows-1 Ceci peut avoir les effets néfastes pour la perception du mouvement. 1-8

9 Représentation en mémoire des images En mémoire, l'image est un tableau 1-D ptr Le vecteur est créé par NRows-1 unsigned char *image; image = (unsigned char *) malloc(nrows * ncols * sizeof(char)); L'adresse d'un pixel à colonne i, ligne j est : ptr = (pixel *) sizeof(pixel) * (j. ncols + i); Deux façons d'accéder au pixel à colonne i, ligne j. for(j=0; j < nrows; j++) for(i=0; i < ncols; i++) image[ptr++] = getpixel(i, j, image2, ncols, nrows); Il est fréquent de définir une procédure d'accès "getpixel". Par exemple : unsigned char getpixel( int i; int j; unsigned char *image; int ncols; int nrows; ) { int ptr; ptr = j * ncols + i; if (ptr > ncols * nrows) return (Err); else return( image[ptr]); } 1-9

10 Surfaces virtuelle, lucarne et fenêtre Hello Lucarne Hello Surface Virtuelle Display Logique Le travail est fait dans une image "Surface virtuelle". Une lucarne de cette surface est affichée sur l'écran. Termes Macinstosh : Grafport - Surface Virtuelle GrafDevice - Display Logique ClipRect - Lucarne Termes X Windows Drawable - Display - Surface d'affichage (Virtuelle ou Window) Display Logique 1-10

11 Modèle Mathématique de la Formation d'image Modèle de la Caméra Géométrie Physique Y j X F i Axe Optique Rétine Objective Modèle Mathématique: Projection Centrale Les coordonnées de l'image sont main gauche. Objective F j Y Image X P = (i, j) i => (x r, y r, 0) i P = (X, Y, ) s s s s P = (X, Y, ) c c c c Axe Optique Les Repères Coordonnées de la Scène : Point Scène : s P = (xs, ys, zs) Coordonnées de la Caméra : Point Caméra : c P = (xc, yc, zc ) Point Rétine : r P = (xr, yr) Coordonnées de l'image : Point Image : i P = (i, j) 1-11

12 Une image, rendu par une numériseur, est un tableau de pixels: O 0 NCols-1 0 NRows-1 Transformation rétine->image Échantillonnage et Numérisation : E t Les Paramètre Intrinsèque de la Caméra : F : Distance Focale Ci, Cj: Centre Optique de l'image (en pixels) Di, Dj : Taille Physique d'un Pixel dans la Rétine (pixel/mm) xr = i C i Di yr = j C j Dj i = xrdi (mm. pixel/mm) + Ci (pixel) j = yrdj (mm. pixel/mm) + Cj (pixel) 1-12

13 Transformation entre repère de l'image et repère de la rétine : i P = r i C r P i j 1 = Di 0 Ci xr 0 Dj Cj yr 1 ou bien: w i P = r i C w R P wi wj w = Di 0 Ci wxr 0 Dj Cj wyr w Qu est-ce que w? 1-13

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