Qu'est ce qu'une image numérique ?

Une image numérique, c’est d’abord une émission dans les longueurs d’onde du visible, puis une réception sur un capteur et enfin une transposition en données numériques.
Ce n’est donc pas si simple !

1 - ONDE ELECTROMAGNETIQUE
Une source (soleil, lampe…) émet une onde électromagnétique dans une gamme de longueur du « visible » :  LA LUMIERE
Celle-ci est absorbée pour partie et renvoyée pour une autre partie par les « objets » dans toutes les directions : LA COULEUR
L’information renvoyée atteint un capteur sensible aux longueurs d’onde du visible (œil, appareil photo…) : L’IMAGE

2 - PERCEPTION DES COULEURS
L’œil ne capte que 3 couleurs (3 fenêtres de longueurs d’ondes) : le rouge, le vert et le bleu.
C’est le cerveau qui recompose l’ensemble des couleurs par synthèse additive.

3 - TEMPERATURE DE COULEURS
Si l’on chauffe un objet, il va devenir rouge, puis blanc. Il existe donc une relation directe entre température et couleurs : le rayonnement de l’objet se fera dans l’infrarouge thermique : il chauffe – il se fera également dans le visible : il change de couleur
Si on veut « voir » une couleur « telle qu’elle est » (calibration), il faudra l’éclairer avec une source lumineuse le plus près possible  de la lumière du jour

4 - MATRICE
L’image numérique est une matrice de valeurs (un tableau de données) « interprétée » sous forme de couleurs sur ordinateur
• Agencement de points carrés : PIXELS
• En lignes et en colonnes  : MATRICE
Défini par :
• la taille des pixels : RESOLUTION
• Le nombre de pixels : TAILLE IMAGE
• Les valeurs de pixels : CHROMIE

5 - ACQUISITION
Il n’existe que 2 méthodes pour générer de l’image numérique :
•Avoir un appareil qui génère directement du numérique (appareil photo numérique, satellite, caméra…)
•Avoir un appareil qui va transférer une information analogique en numérique (numériseur, scanner…)

6 - CAPTEUR CCD
L'acquisition par capteur CCD (coupled charge device) de type appareil photo numérique se déroule en 5 étapes :
La lumière parvient sur l'appareil
Elle passe à travers le système d'optique photo (lentilles) sous forme d'énergie lumineuse (photons)
Les cellules du capteur transforment ces implusions photoniques en impulsions électriques
Ces impulsions électriques sont transférées en codes numériques
Les codes sont organisés en matrices et stockés sur la mémoire de l'appareil

7 - SCANNER
Le scanner possède une ou plusieurs rangées de capteurs (de type CCD) qui balayent l’espace à numériser et transforment les informations analogiques en signaux électriques puis numériques selon un degré de résolution plus ou moins grand (en fonction des capacités matérielles du scanner)

8 - VECTORISATION
ATTENTION : Un document analogique vectorisé n’est plus une image, c’est un ensemble de points, de lignes et de polygones définis par leurs positions, leurs tailles et leurs caractéristiques dans un espace vectoriel. Il est impossible de gérer un document vectorisé dans un logiciel de traitement d’images

9 - RESOLUTION
La résolution est le nombre de pixels par unité de surface réelle
Elle s’exprime en DPI : Dot Per Inch
(point par pouce)
1 Inch = 2,54 cm = 1 Pouce
DPI/ 2,54 cm = PPC
PPC : Points par centimètres
1 DPI = 0,4 PPC

10 - TRANSCRIPTION DES COULEURS

SYNTHESE ADDITIVE
Superposition de 3 couleurs rouge, vert et bleu : Œil – Ecran d’ordinateur – TV – Vidéo…

SYNTHESE SOUSTRACTIVE
Filtre magenta cyan et jaune sur lumière blanche
Imprimerie – Offset…

MODELE TLS (vidéo)
Définition de la couleur en fonction de : La teinte (couleur sur le cercle chromatique ) - La luminosité (quantité de blanc ou de noir) - La saturation (quantité de couleur)

11 - PLANS CHROMATIQUES
Contrairement à ce qu’on pense généralement, une image couleur n’est que la superposition de 3 plans monochromatiques rouge, vert et bleu
De fait, il est possible de travailler directement sur chacun des plans, il est également possible de « jouer » sur les compositions colorées (très utilisé en télédétection)

12 - PROFONDEUR DE BITS
Si les images sont généralement générées en 3 fois 8 bits (soit 256 niveaux par plan - 16,7 millions de couleurs potentielles), il est possible de "dégrader" l'information sur 1 bit, 2 bits, 3 bits...

13 - L'HISTOGRAMME
L’histogramme est un transfert des valeurs des pixels en occurrences en fonction du code.
En analyse d’image, on travaille très souvent à partir de l’histogramme
On compte le nombre de pixels ayant la même valeur de 0 à 255 et on reporte cette « quantité » sur un diagramme.
ATTENTION : Ces valeurs ne préjugent pas de leur localisation sur l’image

14 - TAILLE DE L'IMAGE
La taille d’un fichier image est calculée en multipliant la surface d’un document (hauteur x largeur) à numériser par la profondeur de bit et le dpi au carré puis divisé par 8
EXEMPLE :
Une page A4 numérisée en 100 DPI en N&B (sur 1 bit, principe du fax) :
210 x 297 mm à 8,2 x 11,7 pouces (1 pouce=25,4 mm)
(8,2 x 11,7 x 1 x 100²)/8 = 119 925 bytes
= 117 Ko (bytes/1024)
EXEMPLE :
Une diapo numérisée en 2000 DPI et en 16,7 millions de couleurs (scan standard) :
24 x 36 mm à 0,94 x 1,42 pouces (1 pouce=25,4 mm)
(0,94 x 1,42 x 24 x 2000²)/8 = 16017600 bytes
= 7 913 Ko (soit près de 8 Mo)