OFF-13_III Qu'est-ce qu'une image numérique?

Résumé

III - QU'EST-CE QU'UNE IMAGE NUMéRIQUE?

 


Grâce aux smartphones, aux tablettes et aux médias sociaux, les photos numériques font désormais partie de notre quotidien. Les images prises par les capteurs à bord des plateformes de télédétection sont sans doute différentes de nos photos de vacances en termes de contenu, mais leur structure et la manière dont elles peuvent être stockées et traitées ne sont pas fondamentalement différentes.

Les images numériques sont constituées de millions de petits carrés, appelés pixels (dérivé de l'anglais picture element). Les pixels forment ensemble une grille régulière : la matrice de l'image.  Chaque cellule ou pixel de cette matrice se voit attribuer une ou plusieurs valeurs liées à la luminosité et à la couleur de l'image à cet endroit.

Dans une image numérique en noir et blanc, une seule valeur suffit pour représenter la luminosité d'un pixel. Plus la valeur est élevée, plus le pixel est clair (proche du blanc) et plus la valeur est faible, plus le pixel est sombre (proche du noir). Le nombre exact de valeurs de gris différentes que les pixels d'une image peuvent afficher dépend du nombre de bits que nous leur attribuons. Comme chaque bit peut contenir la valeur 1 ou 0, 8 bits (1 octet) par pixel suffisent pour représenter 256 valeurs différentes (28).

Alors qu'un observateur lambda ne peut discerner que quelques dizaines de niveaux de gris, un œil humain entraîné peut en discerner jusqu'à 900 dans des conditions optimales, par exemple sur des dispositifs d’affichage médicaux à luminosité et contraste élevés. Pour de telles applications visuelles, 10 bits sont en principe suffisants (210=1 024 valeurs de gris). Toutefois, pour l'analyse automatique d'images par des algorithmes informatiques, un plus grand nombre de niveaux de gris peut être utile.

Si l'on veut enregistrer numériquement des photos en couleurs, une valeur par pixel ne suffit pas. En effet, il faut pouvoir afficher non seulement la luminosité ou l'intensité, mais aussi les couleurs. Sur les écrans, nous pouvons composer une image en couleurs en attribuant une valeur d'intensité à chacune des trois couleurs primaires (RVB : rouge, vert, bleu). Une image en couleurs numérique est donc constituée d'une matrice d'image à trois canaux (RVB). En fonction des rapports entre ces valeurs numériques, les couleurs primaires du pixel peuvent être mélangées en une large gamme de couleurs.


Mélange des trois couleurs primaires : rouge, vert et bleu.
Source: Wikimedia Commons
 

Nous pouvons également composer nous-mêmes une image en sélectionnant et en combinant différents canaux d'information. Par exemple, nous pouvons créer une image multitemporelle en combinant des canaux correspondant à la même longueur d'onde, mais enregistrés à des moments différents (voir xx). Pour les images radar, la combinaison de différentes polarisations peut être réalisée. Enfin, il est également possible de combiner des données dérivées et calculées, comme dans le cas des analyses en composantes principales ou des mesures de texture (voir xx).