IV - DES DONNéES à L'INFORMATION
2- COMMENT AMéLIORER une image?
L’apparence des images peut être améliorée afin de faciliter leur interprétation et leur analyse. Cela peut se faire soit en sélectionnant, au sein des données brutes, les éléments les plus intéressants, soit en combinant de manière judicieuse différents canaux, soit en superposant une image à une carte.
2.1- Amélioration de contraste
La plupart des systèmes d'affichage des images numériques permettent de distinguer 256 (8 bits donc 28) niveaux d'intensité par couleur "fondamentale" (rouge, vert, bleu). Avec ces 24 bits par pixel, il est donc possible d'afficher 16,8 millions de couleurs différentes (2563).
| L’œil humain possède normalement trois types de cellules de forme conique (appelées cônes) sensibles à des gammes différentes de longueur d’onde. Chacune de ces cellules peut enregistrer environ 100 nuances de couleurs, ce qui nous permet de percevoir environ 1 million de couleurs (1003) différentes. |
Une image exploitant totalement cette gamme de valeurs (c'est-à-dire comportant pour chaque canal des valeurs codées entre 0 et 255) présentera un excellent contraste. En revanche, une image n'utilisant qu’une gamme limitée de valeurs numériques paraîtra faiblement contrastée (grisâtre). Nous pouvons visualiser le contraste sous forme de graphique grâce à un histogramme de fréquence des valeurs des pixels.
L'image de gauche est faiblement contrastée. Les histogrammes au bas de l'image montrent que les valeurs numériques observées ne couvrent que quelques dizaines de valeurs dans les bandes spectrales rouge et verte, et encore moins dans la bande bleue. Ces histogrammes montrent également que les valeurs élevées (donc plus claires) sont plus nombreuses dans les bandes bleue et verte que dans la bande rouge, ce qui explique la dominante vert-bleu de l'image. Dans l'image de droite, on a appliqué une fonction d'étirement de contraste (en anglais, contrast stretching), c'est-à-dire que les valeurs numériques de l'image originale ont été modifiées selon une fonction linéaire spécifique à chacune des 3 composantes RGB de manière à exploiter l'ensemble des valeurs possibles (0-255).
Les capteurs des satellites d'observation de la Terre sont calibrés de manière à pouvoir enregistrer des conditions de luminosité très différentes, des zones très sombres comme les forêts équatoriales et les océans, aux zones très réfléchissantes, comme les déserts et les banquises. Comme il est assez rare d’avoir des images contenant ces 2 extrêmes, les images d’observation de la Terre présentent généralement une plage étroite de valeurs numériques et par conséquent un faible contraste.
Afin d’améliorer le contraste, il est possible d’étendre, pour chaque bande, la plage de valeurs utilisées. Pour cela, on attribue la valeur 0 à la valeur minimum de notre bande spectrale et la valeur 255 à la valeur maximum. Toutes les valeurs sont alors redistribuées entre ces 2 extrêmes. Cela pourrait se faire par un simple redimensionnement linéaire, mais il existe également d'autres possibilités basées sur des fonctions d’étalement (utilisant par exemple l'écart-type) ou fixant un seuil qui exclut les valeurs extrêmes.