5. Traitement d'image? 5.3 Segmentation : détourage automatique et sélection par les couleurs

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1 5. Traitement d'image? 5.3 Segmentation : détourage automatique et sélection par les couleurs

2 PLAN Définition et utilité Détourage Hypothèses Principe Traitements automatiques/manuels Règlages Avantages/limites Outils existants Sélection par couleur Hypothèses Principe Traitements automatiques/manuels Extensions Règlages Avantages/limites Outils existants

3 5.3.1 Définition et utilité Les méthodes de segmentation d'image ont pour but d'extraire automatiquement un ou plusieurs objets de l'image. Le résultat est un masque (image binaire) qui indique les pixels appartenant aux objets et les pixels appartenant au fond. (par exemple : objets en blanc et fond en noir). extraction d'objet après détourage l'objet extrait le masque correspondant La segmentation est un problème très complexe et il n'existe pas actuellement de méthode de segmentation automatique satisfaisante pour tout type d'image. Dans les logiciels de retouche, les outils proposés sont donc généralement semi-automatiques : les algorithmes de segmentation sont utilisés comme une aide à l'utilisateur, mais celui-ci doit intervenir pour initialiser, guider, paramétrer ou corriger l'outil automatique. Ensuite, pour obtenir la segmentation voulue, il sera souvent utile de faire des retouches sur le masque, ainsi que de combiner plusieurs masques issus de différentes segmentations. Il existe 2 classes de méthodes pour segmenter un objet : 1. les méthodes qui déterminent le contour de l'objet (détourage) 2. les méthodes qui déterminent les pixels appartenant à l'objet (sélection par la couleur)

4 5.3.2 Détourage 1. Hypothèses -le bord de l'objet présente un fort contraste avec le fond -l'objet est connexe (en un seul morceau) -l'objet ne présente pas de contour intérieur 2. Principe -détecter les points de fort contraste -les relier de façon à obtenir un contour fermé -éventuellement, rendre ce contour vectoriel 3. Traitements automatiques / manuels La détection automatique des points de fort contraste est simple (par un filtre de détection de contour). Par contre, le chaînage automatique des points est très difficile (choix du point de départ, règles pour prolonger le contour, évitement des contours parasites...). Les traitements automatiques servent donc à modifier (déplacer /affiner) un contour initial défini interactivement, afin qu'il passe par les points de fort contraste et/ou pour qu'il soit plus lisse. L'algorithme permet de trouver le "meilleur" contour entre 2 points de passage, avec un compromis entre la précision (le contour suit des points de fort contraste) et le lissage (suppression des irrégularités). L'utilisateur peut intervenir manuellement de différentes façons : -contour entièrement manuel (Photoshop : lasso, plume) -indication d'une suite de points de passage du contour (Photoshop : lasso polygonal / magnétique, plume) -initialisation du contour par un contour épais (Photoshop : sélecteur de contour / surligneur) :

5 4. Réglages -compromis entre précision et lissage -taille du voisinage autour du contour initial, qui sera prise en compte dans le calcul du contour final -déviation autorisée lors de la vectorisation Détourage à l'aide du lasso magnétique sous Photoshop avec lissage et une déviation du tracé de 10% Même paramètre de déviation, mais sans lissage Figure: règlage des paramètre de détourage sous Photoshop

6 5. Avantages/ Limites - Ces méthodes s'appliquent uniquement dans le cas où les hypothèses sont valides. - Elles nécessitent une bonne initialisation manuelle. - Le contour trouvé automatiquement n'est pas toujours satisfaisant : o Le bruit et la texture génèrent des points de fort contraste qui "attirent" le contour automatique. o Dans les zones où le contour est très flou, il n'y a pas de points de fort contraste et le contour automatique n'a pas de point d'accroche. - Un bon choix de paramètres est donc important, mais délicat. 6. Outils existants Photoshop : lassos (en particulier magnétique), sélecteur de contour, plume magnétique

7 5.3.3 Sélection par la couleur o Hypothèses -la couleur de l'objet est relativement homogène et distincte de celle des objets voisins -pas d'hypothèse sur la connexité de l'objet o Principe -identifier la couleur caractérisant l'objet -définir les "couleurs proches" -les pixels appartenant à l'objet sont tous les pixels de couleur proche

8 image originale zones sélectionnées Figure : sélection des zones bleues et affichage de la zone sélectionnée à travers un masque blanc (sous Photoshop)

9 sous Photoshop menu de sélection par couleur lors d'un choix des taches rouges Après suppression de cette zone on note que la sélection n'est pas une plage uniforme. Cette technique ne s'adapte donc qu'à des taches de couleur assez uniforme à la fois en teinte, saturation et luminance. Figure : difficulté de sélection d'une couleur malgré un seuil de tolérance élévé o Traitements automatiques / manuels L'identification de la couleur de l'objet est faite par l'utilisateur (par sélection d'un pixel de l'objet). Les couleurs proches sont définies à partir d'un seuil fixé par l'utilisateur : une couleur est proche si sa différence de niveau dans les 3 composantes est inférieure au seuil. La recherche dans l'image des pixels similaires est automatique.

10 En voulant sélectionner la croix, non seulement les pixels appartenant à la croix ne sont pas tous sélectionnés, mais d'autres le sont également. L'option contigu permet de mieux sélectionner, mais ne suffit pas, car tous les pixels recherchés ne sont pas sélectionnés et des pixels indésirables le sont. Figure : exemple de sélection par la couleur avec un seuil choisi sous Photoshop

11 o Extensions -extension à plusieurs couleurs caractéristiques de l'objet : plusieurs pixels sont sélectionnés -on peut appliquer cette technique sur une seule composante R,V,B ou T, L, S de l'image, selon la composante qui permet le plus facilement de distinguer l'objet du reste de l'image. -on peut appliquer cette technique sur une copie de l'image prétraitée par postérisation (pour rendre les couleurs plus uniformes) et/ou débruitage par filtre médian (pour supprimer les pixels isolés) -on peut utiliser cette technique sur le fond, si il est uniforme, puis inverser le masque de segmentation obtenu. o Réglages -choix d'un objet connexe ou non connexe -tolérance : c'est la différence de niveaux maximale acceptée par rapport à la couleur sélectionnée -possibilité d'imposer un contour lissé o Avantages/Limites -permet d'obtenir un objet de forme complexe (trous...) -méthode peu adaptée pour les objets très texturés o Outils existants Photoshop: baguette magique : objets contenant une seule couleur caractéristique, résultat connexe ou non connexe gomme magique : sélection du fond, contenant une ou plusieurs couleurs caractéristiques, résultat non connexe sélection par la couleur : objets contenant plusieurs couleurs caractéristiques, résultat non connexe

12 Exemple : Comment passer de la première image à la seconde? 1- Utilisez la couche Bleue parmi les couches RVB et règlez les paramètres de la baguette magique de manière à sélectionner les zones foncées et mémorisez cette sélection (menu Sélection ou bouton droit de la souris).:

13 2- Sur l'image couleur (couche RVB sous Photoshop), utilisez le lasso pour sélectionner la croix et mémorisez cette sélection 3- Faites la soustraction de ces deux sélections (en utilisant par exemple l'outil baguette magique sur toutes les couches) et mémorisez-la.

14 4- Sélectionnez la zone blanche et revenez sur la photo d'origine. Vous pouvez contrôler cette sélection en la coupant par exemple : 5 - Revenez en arrière pour récupérer la sélection (crtl Z) et appliquez le filtre bruit dessus:

15 6 - Inversez cette sélection, puis en utilisant les calques, appliquez par exemple le pot de peinture dessus avec une couleur fuchsia.

16 7 - Faites de même en utilisant la sélection sur la croix et appliquez le pot de peinture bleue dessus.

17 5.3 Exercices sur la segmentation 1. Sélection par couleur Sous Photoshop (version 5 et plus), chargez l'image de Bora Bora : Sélection par couleur Le but est de sélectionner les iles qui sont sur l'horizon. Pour cela nous allons utiliser la baguette magique et ajouter petit à petit toutes les couleurs de vert. 1. Sélectionnez un rectangle autour des iles 2. Dans le menu Sélection, choisissez "Plage de couleurs". Cet outil vous permet de choisir le type de sélection, prenez l'outil pipette et sélectionnez les iles. Modifiez ensuite la tolérance (le seuil sous Gimp) pour sélectionner la plus grande zone possible sans sélectionner de parties du ciel. Utilisez le masque et le cache blanc pour bien voir la zone sélectionnée sur l'image. 3. Pour compléter la sélection, utilisez la baguette magique : afficher la fenêtre option dans le menu déroulant "Fenêtre->Afficher option, "règler la tolérance assez grande et choisissez l'option contigu dans la palette outil. Maintenez la touche MAJ enfoncée pour ajouter des pixels et utilisez Ctrl+z pour annuler une mauvaise sélection. 4. Lorsque toutes les iles sont sélectionnées, vous pouvez mémoriser la sélection en enfonçant la touche droite de la souris, puis en sélectionnant le menu "mémoriser la sélection"

18 Détourage : 1. Détourage : à l'aide du lasso ou du lasso magnétique sélectionnez le hobbiecat. Annulez l'option lissage 2. Sélection par couleur : pour enlever les pixels superflus, vous allez utiliser la baguette magique. Pour cela règlez la tolérance et la contiguité des pixels dans les options de l'outil (Fenêtre->Afficher options) en fonction de la proximité des couleurs à enlever avec celle du bateau. Pour enlever des pixels maintenez la touche ALT enfoncée 3. Lorsque le bateau est entièrement sélectionné, sauvegardez votre sélection : avec le bouton droit de la souris enfoncé, choisissez "mémoriser la sélection". 4. La sélection obtenue est trop grande...appliquer une transformation à la sélection: Combinaison de sélections 1. Utiliser le rectangle de sélection pour sélectionner le ciel et les iles 2. enlever les iles en utilisant la baguette magique et en soustrayant les zones mémorisées pour les iles et le hobbiecat (fenêtre couches), puis revenez à la couche RVB 3. appliquer un filtre à cette sélection, par exemple le filtre mediane. Modification des sélections Vous pouvez créer des calques par copie des sélection et leur appliquer toutes les transformations et filtres des menus. Ci-dessous un exemple de transformation :

19 Sous Gimp Vous obtiendrez les mêmes possibilités avec les menus suivants : Ouvrir un fichier : "Fichier" -> "Ouvrir" Afficher les paramètres de règlage des outils : "Dialogues -> option des outils" Afficher les différentes couches de couleurs et les calques " Dialogues -> Calques" Enregistrer une sélection (un masque) : bouton droit de la souris sur l'image et menu "Sélection" -> "enregistrer dans un canal". Pour afficher les canaux : "Dialogues->Canaux" Sélection par couleur : bouton droit de la souris sur l'image et menu "Sélection ->par couleur" Question: Prenez une image de votre choix, éventuellement ici.utilisez des techniques de sélection par la couleur et par les contours pour modifier cette image. Envoyez l'image de départ, l'image résultat et la suite de manipulation réalisées pour l'obtenir.

20 5.3 Détourage 1 - Les outils de détourage automatique s'appuient sur: - la détection des points de fort contraste - la détection des zones de même couleur - la détection des zones de même texture 2 - Les traitements manuels importants pour le détourage automatique sont: - l'initialisation du contour - le réglage des paramètres et des seuils - la retouche finale du contour 3 - Les outils de sélection par la couleur s'appuient sur: - la détection des points de fort contraste - la détection des zones de même couleur - la détection des zones de même texture

21 4 - Si un objet est de couleur uniforme, mais avec un éclairage non uniforme comment peut-on espérer le sélectionner? - en faisant la sélection sur la composante T en mode TLS - en faisant la sélection sur la composante L en mode TLS - en faisant la sélection sur la composante S en mode TLS - en faisant la sélection sur la composante a en mode Lab - en modifiant son histogramme par une courbe de réduction du contraste - en utilisant plusieurs couleurs pour la sélection Supprimez vos réponses