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Auteur(s)
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Nicolas VANDENBROUCKE : Laboratoire LAGIS-UMR CNRS 8146 - Enseignant-chercheur à l’École d’Ingénieurs du Pas-de-Calais (EIPC)
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Ludovic MACAIRE : Laboratoire LAGIS-UMR CNRS 8146 - Maître de Conférences à l’Université des Sciences et Technologies de Lille (USTL)
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Lire l’articleINTRODUCTION
Bien que l’observateur humain perçoive le monde en couleur, la plupart des applications de vision par ordinateur utilisent depuis longtemps des dispositifs d’acquisition et de traitements d’images monochromes .
Les progrès technologiques, permettent aujourd’hui d’acquérir et de traiter des images en couleur rapidement et à moindre coût. De plus, les images couleur étant plus riches en information que les images à niveaux de gris, l’exploitation de la couleur en analyse d’images permet de répondre plus efficacement à de nouvelles applications dans des domaines très variés comme l’industrie , la médecine, le transport, les télécommunications, l’environnement, le multimédia, la culture et même le sport. Ainsi, de nouvelles méthodes et de nouveaux concepts pour l’acquisition, le traitement et l’analyse d’images couleur sont aujourd’hui étudiés.
Cependant, la couleur est une notion très complexe car elle fait intervenir des phénomènes d’ordre physique, physiologique et psychologique. Différentes théories ont donc été proposées et plusieurs études ont été et sont encore menées pour tenter de modéliser cette information aussi riche que complexe. Elles ont donné naissance à de nombreux systèmes de représentation dans lesquels toute couleur peut être représentée par un point dont les coordonnées l’identifient numériquement et respectent des propriétés spécifiques.
Un grand nombre de ces systèmes de représentation sont utilisés dans le cadre de l’analyse d’images couleur, mais leur multitude permet difficilement de choisir le système le mieux adapté à un problème de traitement d’images donné.
Face à ce choix difficile, l’objet de cet article est de réaliser une synthèse sur les systèmes de représentation de la couleur les plus utilisés dans le domaine de l’analyse d’images.
Après avoir expliqué comment se forme une image couleur numérique, les principaux systèmes de représentation de la couleur seront présentés. Enfin, le cadre d’utilisation de ces systèmes en analyse d’images sera détaillé.
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2. Systèmes de représentation de la couleur
Il existe de nombreux systèmes de représentation de la couleur ainsi que de nombreuses définitions pour un même système.
Les premiers systèmes proposés pour manipuler la couleur furent basées sur des impressions psychosensorielles afin d’élaborer des classifications de couleurs. Ce sont donc des systèmes ordonnés de couleurs qui sont des représentations géométriques visuelles sous forme de planches, de nuanciers, de collections ou d’atlas. Ces représentations sont en majorité réalisées dans des espaces à trois dimensions et les unités des composantes couleur sont purement conventionnelles car elles ne servent qu’à repérer une couleur à l’intérieur d’un solide dans lequel elle est inscrite. Ces systèmes comme le système Munsell, le système NCS (Natural Color System), le système OSA (Optical Society of America) ou le système DIN (Deutsches Institut für Normung) dont l’usage est le plus répandu sont peu utilisés dans le domaine de l’analyse d’images couleur.
Les systèmes utilisés en analyse d’images couleur sont des systèmes dans lesquels chaque couleur est définie numériquement de sorte de disposer d’une métrique permettant d’évaluer leur similarité.
Cette partie tente de faire une synthèse des systèmes de représentation de la couleur les plus utilisés dans le cadre de l’analyse d’images couleur. Suivant leurs caractéristiques, ils sont ici regroupés en quatre familles :
-
les systèmes de primaires ;
-
les systèmes luminance-chrominance ;
-
les systèmes perceptuels ;
-
les systèmes d’axes indépendants.
2.1 Systèmes de primaires
La théorie thrichrome des récepteurs visuels de Young-Helmholtz réduit la perception de la couleur à la synthèse de trois stimuli. Ainsi, la représentation de la couleur dépend de trois primaires notées [R*], [G*] et [B*], l’indice * faisant référence à un standard, une norme ou une commission ayant défini le jeu de primaires. Comme la couleur d’un objet dépend de son éclairage, il est nécessaire de modéliser cet éclairage par un blanc de référence. Les valeurs unitaires des primaires sont alors fixées par rapport à ce blanc...
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