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Les appareils de numérisation
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De l'appareil photographiques au numériseur
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Numériseur à plat avec
un porte-rouleau. Les tailles de pixels peuvent atteindre 14 microns sur
le film. A quelle taille d'objet au sol cela correspond-il pour des photographies
à l'échelle du 1 : 30.000 ?
Zeis Intergraph Imaging |
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En dehors des numériseurs à tambour, les systèmes les
plus fréquents sont les numériseurs à plat. Ils sont composés d'une plaque
de verre porte-cliché (sur laquelle sont posées les photographies à numériser)
mobile sur des rails perpendiculaires, et d'un capteur, en général une
matrice CCD.
Dans un proche avenir, les images aériennes seront probablement
acquises de plus en plus souvent avec des appareils photographiques numériques,
dispensant ainsi de cette étape de numérisation.
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Choix d'un pas de numérisation adapté
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Echantillonnage en pixels plus ou moins gros
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Les numériseurs pour transparents permettent d'atteindre
une excellente résolution géométrique lors de la numérisation des films,
à condition d'avoir numérisé avec un pas d'échantillonnage suffisamment
fin.
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L'échantillonnage est la transformation du signal d'entrée,
ici la photographie, qui est considérée comme une succession continue
de teintes de gris ou de couleur, en une suite de valeurs discrètes, appelés
échantillons. L'adéquation entre les objets à reconnaître et le pas de
numérisation (ou pas d'échantillonnage) est indispensable.
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| De gauche
à droite, la résolution géométrique au sol des images varie de 80, 60, 40
à 20 cm. A partir de quel pas de numérisation devient-il possible
de compter les marques qui composent un passage zébré ? IGN |
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Dynamique de l'image numérisée
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Echantillonner en teintes plus ou moins nombreuses
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Pour numériser les variations
de niveaux de la courbe, chaque échantillon ou pixel d'une ligne de l'image,
représenté en abscisse se voit attribuer une valeur de teinte par le capteur
CCD (par exemple : 256 niveaux).
AGFA |
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Si les variations de teintes de la photographie peuvent
être considérées continues avant la numérisation, elles doivent devenir
discrètes pour être stockées dans des fichiers informatiques. Chaque pixel,
avec la numérisation, reçoit pour niveau la valeur de l'un des paliers
accessibles pour coder les valeurs de teintes, suivant une loi préétablie
par l'utilisateur.
Plus le nombre de niveaux de quantification est important,
plus grande sera la résolution radiométrique, ou capacité à distinguer
des objets dont les niveaux de teintes sont proches. Ce nombre dépend
donc directement du codage informatique retenu : un octet (ou 8 bits)
par pixel permettra de disposer de 28 ou 256 niveaux. Les images des caméras
numériques disposent quant à elles d'une dynamique importante nécessitant
de coder sur deux octets chaque information de teinte des pixels.
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| Ombrage
d'un volcan, représenté en 256, 16, 6 et 2 niveaux de gris. L'information
de base est identique, mais seul la dynamique de représentation est modifiée.
IGN |
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Calibration du numériseur
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Obtenir le contraste optimal
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La mesure de la densité
d'une photographie pour identifier ses zones claires ou sombres à l'aide
densitomètre est un préalable important pour obtenir une image correctement
numérisée.
IGN |
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Avant de commencer la numérisation d'une photographie
originale, l'opérateur doit identifier si l'image présente une gamme dynamique
étroite ou un dosage inhabituel des couleurs.
Pour le noir (ou le blanc), cette calibration permettra
d'associer les futures zones sombres (ou claires) de l'image numérisée
aux plages les plus (ou moins) denses de la photographie à numériser.
Une image contenant des zones très lumineuses et des
ombres profondes présente un contraste élevé alors qu'une gamme de tons
de moyenne amplitude est caractéristique d'un faible contraste.
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Ré-échantillonage
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Agrandir ou réduire l'image
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Si l'opérateur souhaite redimensionner une image sans
avoir la possibilité de la numériser de nouveau, il est possible de la
re-échantillonner, en ajoutant ou en supprimant des pixels pour atteindre
les dimensions voulues suivant des méthodes d'interpolation.
Les échantillons initiaux servent à calculer une nouvelle grille de pixels,
de dimensions différentes.
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Lorsque la taille à obtenir est supérieure (resp. inférieure),
il s'agit de sur-(resp. sous-) échantillonnage. Le sous-échantillonnage
est facile à mettre en œuvre car il s'agit de réduire la quantité d'information
tandis l'augmentation de la taille d'image par interpolation est plus
délicate ; elle nécessite de créer de nouveaux pixels pour lesquelles
une valeur de teinte est calculer. Suivant l'algorithme d'interpolation
retenu, les contours dans l'image apparaissent plus ou moins crénelés,
flous...
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| Image originale
AGFA |
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Agrandissement
sans ré-échantillonnage AGFA
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Agrandissement
avec sur-échantillonnage AGFA
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Réduction
avec sous-échantillonnage AGFA
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Ce
passage pour piétions fait apparaître des contours en forme de créneaux
qui peuvent être lissés par calcul, ce qui présente le défaut de les rendre
flous. IGN
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Les traitements en aval de la numérisation
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Améliorer l'aspect de l'image sans la dégrader
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Des traitements par ordinateur permettent après numérisation
d'améliorer l'aspect de l'image sans en dégrader la géométrie. Pour mémoire,
ces notions étant présentées dans la fiche " Traitement d'Image ", il
est possible de modifier l'histogramme ou la courbe de transfert tonal,
le contraste, la luminosité, voire de diminuer le bruit d'image issu soit
de l'image photographique originale, soit du processus de numérisation.
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L'émulsion photographique constituée de cristaux et les
différents bruits du détecteur CDD provoquent des variations de teintes
importantes sur très peu de pixels localement, donnant un " effet de neige
", appelé le bruit d'image qui vient se superposer à l'information portée
par les contours et la texture de l'image.
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Les
deux exemples montrent une même zone, issue d'une numérisation de photographie
à gauche et d'une acquisition par une caméra numérique à droite. IGN
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Acquisition d'images aériennes et satellitales
