Annexe 5 - Test d optimalisation de la scannérisation pour l utilisation de la vectorisation automatique dans ArcInfo

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1 - Test d optimalisation de la scannérisation pour l utilisation de la vectorisation automatique dans ArcInfo Annexe 5 1 Réflexion sur le matériel de base Tous les essais qui font l objet de ce document ont été effectués à partir d un document dessiné sur un calque (calque Multitrace 90 microns T3TD) avec un Rotring 0.25 mm. En ce qui concerne le support, il semble que l utilisation d un calque soit plus appropriée que le support papier car il donne de meilleurs résultats lors de la scannérisation. En ce qui concerne l utilisation du Rotring, il est clair que l utilisation d une plume de qualité ne pourra qu améliorer la qualité du document final. Le diamètre utilisé aura une influence sur la précision du trait. Nous n avons pas effectué de tests sur la variabilité de ce paramètre. Il est clair cependant que pour obtenir un document de meilleure qualité, avec un Rotring de diamètre plus fin, il serait nécessaire d augmenter la résolution du scanner utilisé. 2 Essais au niveau des scanners A partir du document de base (carte des sols du bassin versant de l Allondon au 1/ en nous concentrant sur une partie du document qui est la carte des sols levée par Sophie Berthoud (en préparation, Figure A5.1). Fig A5.1 document utilisé pour les tests 2.1 Essais sur les tables de couleur Avec le scanner Anatech Eagle 4080 C des Services industriels de Genève avec la table de couleur «eosfilm», résolution à 400 dpi fichier: Forel002.tif (Figure A5.2) 1

2 Fig A5.2 fichier forel002.tif Problèmes rencontrés: 1) un «empattement» des traits car le scanner, du fait de sa très haute gamme de couleur, Créée une ombre qui se retrouve sur l image finale. Ceci a pour conséquence la fermeture de certains espaces à l intérieur de polygones allongés (Fig A5.3a)ou alors le comblement prématuré de zone se terminant en biseau (b): Fig A5.3 représentation des effets de fermeture (a) et de comblement prématuré (b) Dans ArcInfo, lors de la vectorisation ces deux cas de figure donnent des résultats pas très utilisables (Fig A5.4a et b): Fig A5.4 Résultat dans ArcInfo des effets de fermeture (a) et de comblement prématuré (b) 2) la résolution à 400 dpi fait apparaître tous les petits défauts du dessin, notamment les restes de grattage (figure A5.5) qui vont se retrouver lors de la vectorisation 2

3 par exemple Fig A5.5 restes de grattage Avec une table de couleur créée à la main par l opérateur fichier: Forel2.tif (Figure A5.6) Fig A5.6 Fichier Forel2.tif Nous obtenons ainsi une meilleure qualité au niveau de la largeur du trait et donc nous éliminons les problèmes empattement rencontrés auparavant. Par contre un nouveau problème apparaît: il s agit d une forme de «gangrenisation» des traits. De plus certains pixels parasites restent et crées des petits polygones de 1 ou 2 pixels (figure A5.7 et A5.8). Fig A5.7 comparaison entre deux tables de couleur: a) eosfilm, b) créé par l opérateur 3

4 polygones encore fermés Annexe 5 exemples de gangrenisation Fig A5.8 exemple de polygone encore fermé et de gangrenisation Une partie de ces éléments ont été corrigés sous Adobe Photoshop (fichier forel2c.tif) pour savoir si ces détails avaient une influence sur la vectorisation. Dans ArcInfo, la vectorisation du fichier forel2.tif a amené les problèmes suivants (Figure A5.9): - création de nombreux petits polygones liés à l absence d un seul pixel noir dans un trait, - la gangrenisation a modifié le tracé des lignes: pixel manquant gangrenisation Fig A5.9 résultat dans ArcInfo d un pixel manquant et de la gangrenisation Aux endroits où les polygones étroits sont fermés c est le fichier forel2.tif qui est le meilleur par contre le nombre de petits polygones créés induits un nombre élevé de corrections. En fait, après avoir fait des corrections sur le fichier.tif de base (avec un logiciel de dessin comme Photoshop ou corel) la meilleure vectorisation est obtenue avec le fichier forel002.tif. De plus c est cette solution qui demande le moins de temps Comparaison avec la table d un scanner de bureau noir/blanc (HP Scan jet II) Un essai de scannerisation a été fait à 400 dpi entre le scanner Anatech et le scanner de bureau et il ressort clairement que le «filtre» induit par la table eosfilm permet la création d un meilleur document que l utilisation du scanner de bureau. 4

5 2.2 Essais sur la variation de la résolution du scanner Avec le scanner des Services Industriels et celui du département de Géologie de l Université de Genève ( HP scanjet plus) Essais sur la zone du terrain de Sophie Berthoud avec une résolution: - de 100 dpi fichier: testres1.tif (Fig A5.10a) - de 200 dpi fichier: testres2.tif (Fig A5.10b) - de 300 dpi fichier: testres3.tif (Fig A5.10c) Les figure A5.10d et A5.10e présentent respectivement le résultat obtenu avec une résolution de 400 et 500 dpi c) d) e) Fig A5.10 résultats de la scannérisation avec des résolutions différentes: a) 100; b) 200; c) 300; d) 400; e) 500 dpi 5

6 100 dpi - il manque beaucoup d informations (polygones), - les polygones sont très carrés et le trait n est pas lissé, - les polygones étroits sont entièrement fermés. 200 dpi - il manque encore de l information, - les polygones sont encore assez carrés, - les polygones étroits encore bien fermés. 300 dpi - l information est bonne, - les polygones sont arrondis, - le trait commence à être bien défini, - certains polygones ont encore des fermetures. 400 dpi - trait bien net - contours encore plus lisses (logique), - polygones moins fermés (logique), - apparition des défauts du papier. 500 dpi - pas d information supplémentaire, au contraire il y a certains polygones qui sont perdus!!!...(peut être du à des variations de luminosité du scanner, cf. chapitre suivant). - du fait du grain plus fin les traits sont plus lissés, mais des pixels, liés aux défauts dans le papier, sont plus nombreux (Figure A5.11). Fig A5.11 comparaison entre 400 (a) et 500 dpi (b). Pour le matériel utilisé, c est la résolution de 400 dpi qui donne le meilleur document final. Passé cette résolution on n obtient pas d éléments supplémentaires et on commence même à perdre de l information. 6

7 Après vectorisation la comparaison entre les 4 fichiers obtenus nous amène les constatations suivantes: pour 100 dpi: pour 200 dpi: pour 300 dpi: Multitude de petits polygones avec un résultat sans comparaison avec le dessin de départ ---> inutilisable résultats guère plus utilisables image identifiable avec de nombreuses fermetures de polygones, escaliers dans les traits. pour 400 dpi: résultat assez proche de 300 dpi, mais avec des escaliers plus fins (normal!!..) 2.3 Variations de la luminosité du scanner couleur Même en utilisant le même scanner, le même document et la même résolution, il est possible d observer des différences d une scannérisation à l autre Ces variations seraient à mettre sur le compte d une variation de la luminosité de la lampe du scanner dans le temps. Les écarts constatés peuvent être assez importants. Il est judicieux d attendre que le scanner soit bien chaud avant de lancer une opération. 2.4 Utilisation des fonctions de lissages et de nettoyage de pixels isolés Avec le logiciel que les SI utilisent il est possible d utiliser certaines fonctions (lissage, nettoyage de pixels isolés, remplissage de trous) qui vont améliorer le tracé du trait. L ensemble de ces trois fonctions a été appliqué au fichier Forel2.tif pour voir si elles apportaient des améliorations au niveau de la «gangrenisation» observée. En fait très peu de changements ont été observés. Seul la fonction de remplissage des trous a eu un effet, parfois négatif (remplissage de petits polygones). 2.5 Conclusions Au niveau des scanners, les tests effectués montrent bien l utilité de l utilisation du scanner couleur des SI par rapport à un scanner noir/blanc de bureau. Le filtre «eosfilm» amène la meilleure des corrections au niveau des tons de gris pour la vectorisation ultérieure. La table créée manuellement a induit une trop forte «gangrenisation» des traits. Ceci s est répercuté sur la vectorisation. En ce qui concerne la résolution, il ressort clairement que 400 dpi représente le juste compromis entre la quantité et la qualité des informations récoltées sur l image scannée. Ce résultat confirme ce que les techniciens des SI pensaient. Après la scannérisation, un contrôle visuel et une correction manuelle, dans un logiciel de dessin (corel, Photoshop), sont nécessaires pour améliorer les éventuelles fermetures de polygones ou les trop grandes variations dans le tracé des traits. 7

8 Pour mieux comprendre ce que fait ArcInfo lors de cette vectorisation, et pouvoir effectuer ainsi les meilleures corrections possibles, un ensemble de cas types ont été vectorisés. Les Annexe A5.1 et A5.2 montrent respectivement les tracés de départs dans le fichier.tif et le résultat vecteur obtenu. Les deux plus grandes sources d erreur se rencontrent lors de la jonction de deux arcs ou alors lors d une terminaison en pointe d un polygone. L explication de ces résultats provient du fait qu ArcInfo vectorise sur la base de l épaisseur du trait. De ce fait lorsqu il arrive à une jonction il place le vertex au «centre de gravité» de la zone noire et crée donc un décalage du trait. Il ne faut pas oublier que l ensemble de ces essais n a été fait que sur un seul document et que peut être, pour d autres cas, les conclusions pourraient être légèrement différentes. De plus nous n avons pas essayé de faire varier l épaisseur du trait ou bien de faire agrandir l original papier. 3 Transformation du fichier image en fichier vecteur dans ArcInfo A ce niveau là également il existe différentes possibilités lors de l utilisation des deux commandes qui transforme le fichier.tif en un couverture vecteur. 3.1 IMAGRID Il s agit là de la première commande utilisée pour transformer l image.tif en un fichier grid utilisable par ArcInfo pour la vectorisation. Il existe de nombreuses options (Annexe A5.3) liées à cette commande, mais aucune n a d utilité dans le cadre de cette utilisation. 3.2 GRIDLINE Cette deuxième commande permet la vectorisation automatique d un fichier GRID. Il est également possible de choisir plusieurs options lors de cette transformation (Annexe A5.4). Ces options étant plus en rapport avec notre problématique, plusieurs essais ont été effectués à partir du fichier Forel002.tif. Le fichier a donc tout d abord été transformé en fichier GRID avec la commande: IMAGRID forel002.tif forel2 Ensuite les essais suivant ont été effectués: a) GRIDLINE forel2 pedologie b) GRIDLINE forel2 testped # thin c) GRIDLINE forel2 testped1 # thin filter d) GRIDLINE forel2 testped2 # thin filter round e) GRIDLINE forel2 testped3 # thin filter round # 5 --> segment violation f) GRIDLINE forel2 testped4 # thin filter round # # # 2 --> crée des lignes droites car le nombre de vertex est trop faible La meilleur solution est la solution d) car elle élimine certains doublons de ligne et arrondit les arcs. Il reste cependant encore des erreurs et la correction manuelle est toujours obligatoire. 8

9 3.3 SPLINE Si la résolution du scanner est élevée les vecteurs créés ont un nombre élevé de vertex et l on obtient une structure en escalier (Fig A5.12a). Il est possible d utiliser la commande SPLINE (sous ARCTOOLS) pour adoucir ce problème (b). Fig A5.12 vecteur avant (a) et après le SPLINE (b) Cette commande s utilise de la façon suivante: Dans ARCTOOLS Ouvrir la fenêtre de COMMANDS du menu Editools Sélectionner les arc à lisser Dans la fenêtre de commande entre la taille des vertex à considérer avec la commande: GRAIN «valeur désirée» (ici test avec 20). Toujours dans la même fenêtre taper la commande: SPLINE Pour pouvoir utiliser cette commande, il faut qu un premier BUILD (qui peut être de type ligne si on n a pas encore de polygones) ait été effectué sur la couverture. Une fois que le spline a été fait un CLEAN est souvent nécessaire avant de pouvoir faire le BUILD final (qui cette fois peut être de type polygone). Il est toujours préférable de superposer la couverture originale à la couverture lissée (en utilisant le module GET COVER), pour contrôler que le grain choisi ou que le résultat final ne soit pas trop simplifié. S. Ebener, août