Introduction à la gestion des images

Tour d'horizon des possibilités offertes par MATLAB

Publié le 29 octobre 2007 et mis à jour le 12 octobre 2010

Par Jérôme Briot

 

Cet article est une introduction à la gestion des images sous MATLAB.

Contenu : dans un premier temps, il récapitule les différents formats de fichiers images supportés. Les outils permettant de gérer les images sont ensuite brièvement présentés. Puis la représentation des images est abordée. Des liens pour s'initier ou se perfectionner au traitement d'images sont ensuite répertoriés. Pour conclure sur une note moins sérieuse, quelques Easter Eggs relatifs aux images sont dévoilés.

Public visé : sans être destiné aux novices, cet article vise un public débutant avec l'utilisation des images sous MATLAB.

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Avant propos

1. Formats de fichiers supportés

• sous MATLAB nativement (imread, imwrite, print)
• dans les Toolbox dédiées aux images (Image Acquisition, Image Processing, Mapping)
• sur le File Exchange du MATLAB Central
• sur le web

Si vous constatez une erreur ou si vous souhaitez qu'une fonction soit ajoutée à ce tableau, contacter en priorité l'auteur de cet article ou le responsable de la rubrique MATLAB sur Developpez.com

2. Outils de gestion des images

2-A. Les fonctions MATLAB

2-B. Les Toolbox

• Image Acquisition Toolbox : acquisition d'images et de vidéos à partir de matériel industriel
• Image Processing Toolbox : analyse et traitement d'images
• Mapping Toolbox : analyse et visualisation de données géographiques

2-C. Les images tests

• X : la matrice image
• map : la palette de couleurs associées

figure
load(<nom du fichier mat>);
colormap(map);
imagesc(X);
axis image

Aperçu	Fichier	Dimension	Type
	cape.mat	X : 360x360 map : 192x3	Couleurs indexées Classe double [1 size(map,1)]
	clown.mat	X : 200x320 map : 81x3	Couleurs indexées Classe double [1 size(map,1)]
	detail.mat	X : 359x371 map : 64x3	Couleurs indexées Classe double [1 size(map,1)]
	durer.mat	X : 648x509 map : 128x3	Couleurs indexées Classe double [1 size(map,1)]
	earth.mat	X : 257x250 map : 64x3	Couleurs indexées Classe double [1 size(map,1)]
	flujet.mat	X : 400x300 map : 64x3	Couleurs indexées Classe double [1 size(map,1)]
	gatlin.mat	X : 480x640 map : 64x3	Couleurs indexées Classe double [1 size(map,1)]
	gatlin2.mat	X : 176x260 map : 64x3	Couleurs indexées Classe double [1 size(map,1)]
	mandrill.mat	X : 480x500 map : 220x3	Couleurs indexées Classe double [1 size(map,1)]
	spine.mat	X : 367x490 map : 64x3	Couleurs indexées Classe double [1 size(map,1)]

Aperçu	Fichier	Dimension	Type
	ngc6543a.jpg	650x600x3	Couleurs vraies - RGB Classe uint8 [0 255]

Aperçu	Fichier	Dimension	Type
	football.jpg	256x320x3	Couleurs vraies - RGB Classe uint8 [0 255]
	greens.jpg	300x500x3	Couleurs vraies - RGB Classe uint8 [0 255]

Aperçu	Fichier	Dimension	Type
	AT3_1m4_01.tif AT3_1m4_02.tif ... AT3_1m4_10.tif	480x640	Couleurs indexées Classe uint8 [0 255]
	autumn.tif	206x345x3	Couleurs vraies - RGB Classe uint8 [0 255]
	board.tif	648x306x3	Couleurs vraies - RGB Classe uint8 [0 255]
	cameraman.tif	256x256	Couleurs indexées Classe uint8 [0 255]
	canoe.tif	207x346 (map : 256x3)	Couleurs indexées Classe uint8 [0 255]
	cell.tif	159x191	Couleurs indexées Classe uint8 [0 255]
	circbw.tif	280x272	Image binaire Classe logic [0 1]
	circuit.tif	280x272	Couleurs indexées Classe uint8 [0 255]
	eight.tif	242x308	Couleurs indexées Classe uint8 [0 255]
	forest.tif	301x447 (map : 256x3)	Couleurs indexées Classe uint8 [0 255]
	kids.tif	400x318 (map : 256x3)	Couleurs indexées Classe uint8 [0 255]
	logo.tif	107x122	Image binaire Classe logic [0 1]
	m83.tif	378x400 (map : 256x3)	Couleurs indexées Classe uint8 [0 255]
	mandi.tif	2014x3039	Couleurs indexées Classe uint8 [0 255]
	moon.tif	537x358	Couleurs indexées Classe uint8 [0 255]
	mri.tif	128x128 (map : 256x3)	Couleurs indexées Classe uint8 [0 255]
	paper1.tif	229x224	Couleurs indexées Classe uint8 [0 255]
	pout.tif	291x240	Couleurs indexées Classe uint8 [0 255]
	shadow.tif	223x298 (map : 256x3)	Couleurs indexées Classe uint8 [0 255]
	spine.tif	367x490 (map : 256x3)	Couleurs indexées Classe uint8 [0 255]
	tire.tif	205x232	Couleurs indexées Classe uint8 [0 255]
	trees.tif	258x350 (map : 256x3)	Couleurs indexées Classe uint8 [0 255]

Aperçu	Fichier	Dimension	Type
	bag.png	250x189	Couleurs indexées Classe uint8 [0 255]
	blobs.png	272x329	Image binaire Classe logic [0 1]
	circles.png	256x256	Image binaire Classe logic [0 1]
	coins.png	246x300	Couleurs indexées Classe uint8 [0 255]
	concordaerial.png	2036x3060x3	Couleurs vraies - RGB Classe uint8 [0 255]
	concordorthophoto.png	2215x2956	Couleurs indexées Classe uint8 [0 255]
	fabric.png	480x640x3	Couleurs vraies - RGB Classe uint8 [0 255]
	gantrycrane.png	264x400x3	Couleurs vraies - RGB Classe uint8 [0 255]
	glass.png	181x282	Couleurs indexées Classe uint8 [0 255]
	hestain.png	227x303x3	Couleurs vraies - RGB Classe uint8 [0 255]
	liftingbody.png	512x512	Couleurs indexées Classe uint8 [0 255]
	onion.png	135x198x3	Couleurs vraies - RGB Classe uint8 [0 255]
	pears.png	486x732x3	Couleurs vraies - RGB Classe uint8 [0 255]
	peppers.png	384x512x3	Couleurs vraies - RGB Classe uint8 [0 255]
	pillsetc.png	384x512x3	Couleurs vraies - RGB Classe uint8 [0 255]
	rice.png	256x256	Couleurs indexées Classe uint8 [0 255]
	saturn.png	1500x1200x3	Couleurs vraies - RGB Classe uint8 [0 255]
	snowflakes.png	110x370	Couleurs indexées Classe uint8 [0 255]
	tape.png	384x512x3	Couleurs vraies - RGB Classe uint8 [0 255]
	testpat1.png	256x256	Couleurs indexées Classe uint8 [0 255]
	text.png	256x256	Image binaire Classe logic [0 1]
	tissue.png	506x800x3	Couleurs vraies - RGB Classe uint8 [0 255]
	westconcordaerial.png	394x369x3	Couleurs vraies - RGB Classe uint8 [0 255]
	westconcordorthophoto.png	366x364	Couleurs indexées Classe uint8 [0 255]

Certaines de ces images sont soumises à un copyright : Image Credits :: Getting Started (Image Processing Toolbox)

Les images standards (lena, cameraman,...) pour le traitement d'images utilisées dans le livre Digital Image Processing Using MATLAB sont disponibles sur le site http://www.imageprocessingplace.com/root_files_V3/image_databases.htm

3. Représentation des images

3-A. Matrice image

• le type uint8 (entier non signé de 8bits) de plage [0 255]
• le type uint16 (entier non signé de 16bits) de plage [0 65535]
• le type double (réel 64bits) de plage [0 1] (Plus généralement : [-realmax realmax])

Warning: FFTN on values of class UINT8 is obsolete.
         Use FFTN(DOUBLE(X)) or FFTN(SINGLE(X)) instead.

3-B. Objets graphiques représentant les images

3-B-1. L'objet Image

• CData : matrice 2D ou 3D contenant les valeurs des pixels de l'image
• CDataMapping : interprétation des valeurs pixels sous forme de couleur (valeur 'direct' ou 'scale')
• XData : position dans le repère x0y du premier et du dernier pixel suivant l'axe x
• YData : position dans le repère x0y du premier et du dernier pixel suivant l'axe y

function placeimage

rgb=rand(3,6,3);

figure('numbertitle','off',...
    'toolbar','none','menubar','none')

subplot(2,1,1)
image(rgb)
axis image
hold on
plot(1,1,'ro')

subplot(2,1,2)
image(rgb,'xdata',5,'ydata',4 )
axis image
hold on
plot(5,4,'ro')

3-B-2. L'objet Surface

figure('doublebuffer','on',...
    'renderer','opengl',...
    'numbertitle','off',...
    'name','Projet Blue Marble - NASA''s Earth Observatory',...
    'menubar','none',...
    'toolbar','none',...
    'units','pixels',...
    'position',[200 200 400 300])
    
X=imread('BlueMarble.jpg','jpg');
X=X(end:-1:1,:,:);

n=50;

theta = (-n:2:n)/n*pi;
phi = (-n:2:n)'/n*pi/2;
cosphi = cos(phi); cosphi(1) = 0; cosphi(n+1) = 0;
sintheta = sin(theta); sintheta(1) = 0; sintheta(n+1) = 0;

r=1;
x = r*cosphi*cos(theta);
y = r*cosphi*sintheta;
z = r*sin(phi)*ones(1,n+1);

surf(x,y,z,'facecolor','texturemap',...
    'cdata',X,'edgecolor','none');

axis tight
axis equal
axis off
axis vis3d
cameratoolbar
cameratoolbar('setcoordsys', 'none')

Sous MATLAB, utilisez le bouton "Orbit Camera" () de la barre d'outils pour faire tourner la sphère terrestre.

4. Ressources disponibles

De nombreuses ressources sont disponibles sur internet afin de s'initier ou se perfectionner à la manipulation et au traitement d'images :

 FAQ Traitement d'Images
 Forum Traitement d'Images

 Image Processing Toolbox Demos
 Image Processing Webinars
 Image Processing (FEX)
 Steve on Image Processing

5. Les images cachées (Easter Eggs)

function showhiddenimages

defimage = pow2(get(0,'DefaultImageCData'),47);

figure('numbertitle','off','name','MATLAB hidden images',...
    'toolbar','none','menubar','none')
colormap(gray)

X=[47,51
42,46
37,41
36,36
35,35
34,34
33,33
28,32
23,27
18,22
13,16
9,12
5,8
1,4];

for n=1:14
    
    subplot(3,5,n)
    imagesc(bitslice(defimage,X(n,1),X(n,2)));
    axis image off
    title(num2str(n))    
    
end

subplot(3,5,15)
r = bitslice(defimage,0,0);
g = bitslice(defimage,17,17);
b = bitslice(defimage,34,34);
imagesc(cat(3,r,g,b));
axis image off
title('15')

function b = bitslice(a,lowbit,highbit)
%BITSLICE(A,LOWBIT,HIGHBIT)

numbits = highbit - lowbit + 1;
b = bitshift(a,-lowbit);
b = fix(b);
b = bitand(b,bitcmp(0,numbits));
b = b/max(b(:));

1. le plus vieux des fils de Steve Eddins
2. un chien appartenant à un développeur de The MathWorks
3. un autre chien appartenant à un développeur de The MathWorks
4. l'inverse de la matrice de Hilbert (3x3)
5. le logo (initial et de mauvaise résolution) de The MathWorks
6. le nombre préféré de Loren Shure
7. le carré magique (3x3)
8. le plus jeune des fils de Steve Eddins
9. le carré magique caché dans la gravure de Albrecht Dürer, Melancholia
10. des pièces de monnaies (en fait un calembour en anglais...)
11. Loren Shure âgée de 4 ans
12. Wilkinson, Givens, and Forsythe, à la Gatlinburg Conference de 1964 sur l'algèbre numérique.
13. Steve Eddins lui-même
14. l'image par défaut de MATLAB 4
15. l'histoire du cochon jaune

Sources :  The Story Behind the MATLAB Default Image, par Steve Eddins

Remerciements