Acquisition et traitement d`une image numérique
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1. au mode d emploi fourni pour utilisation et questions suivantes Charger l image num rique pr c dente interferenceAPN jpeg l enregistrer aussit t sur le disque durlocal et sous le format non compress BMP sous le nom APNL1600H1200C256 Explication cette Acquisition d une Photo Num rique est une image de Largeur 16000 pixels de Hauteur 1200 pixels et 256 Couleurs R aliser successivement les modifications du tableau ci dessous en enregistrant chaque fois au format BMP en utilisant le nom indiqu dans le tableau et en rechargeant l image initiale avant chaque traitement Modification faire sur le fichier InterferenceAPN Nom du fichier enregistr au L 1600 pixels H 1200 pixels couleur RVB 256 format BMP Aucune modification du fichier InterferenceAPN APNL1600H1200C256 Redimensionner l image L 400 et H 300 APNL400H300C256 APNL100H75C256 APNL1600H1200C16 APNL1600H1200C256R APNL1600H1200C256G Analyser s approprier communiquer comprendre le codage d une image num rique 4 Calculer la taille d une image num rique Compl ter le tableau suivant les tailles lues le seront avec le logiciel XnView ou Poste de Travail Nom du fichier BMP D tail de votre calcul de la taille en Ko de l image Taille lue en Ko sur l ordianteur s p p m Comment expliquer les l g res diff rences entre tailles calcul es et tailles r elles AE_images_numeriques pag2. la mise au point de la webcam Rapprocher ou loigner un peu la webcam afin que la figure d interf rence occupe quasiment la totalit de la largeur du champ d observation de la webcam Tourner l objectif de la webcam afin d avoir une image nette d un d tail fin par exemple un quadrillage du papier millim tr ou des graduations Ouvrir le logiciel de param trage de la webcam Tous les programmes Philips ToUcam Camera Philips VProperty Une ic ne rectangulaire rouge blanche noire est apparue en bas droite de l cran dans la barre ventuellement cliquer sur la fl che lt pour la voir Cliquer dessus S lectionner la valeur minimale 5 dans WU UNE Fr quence image Commandes d image Commandes Cam ra Dans Modes d cocher r glage s Fr quence image contre jour Enti rement automatique 5 05250 Ajuster la Luminosit le Contraste et la Saturation pour avoir une image la Commandes d image Modes 7 Luminosit Tente plus contrast e possible mais surtout ne ro i A Enti rement saturant pas m me au niveau du maximum o 6 E F TERRE d intensit lumineuse les diff rences de ue h m e K Contraste i Saturation a luminosit doivent tre perceptible Noir et blanc E NE E C hd L m Miroir m Nettet s F amp H H x _ Aide C
3. Activit Exp rimentale Physique Terminale S 2012 ACQUISITION ET CODAGE D IMAGES NUMERIQUES Document 1 Etude th orique de la figure d interf rences pour des fentes d Young x m 10 3 fentes d Young S amp amp 8 a 8 D D distance entre les fentes d Young et l cran d observation i interfrange distance entre deux franges claires successives ou deux franges sombres successives longueur d onde de la source laser monochromatique b distance entre les deux fentes d Young Document 2 Savoir r aliser un dispositif exp rimental d interf rence avec des fentes d Youn capteur Feuille Fentes d Young hlanch Zone a lumineuse La distance LASER fentes d Young doit tre sup rieure 10 cm La distance D fentes d Young cran recouvert de papier millim tr doit tre d au moins 150 cm pour que la relation qui donne l interfrange i soit valable La distance cran webcam doit tre suffisamment petite environ 5 cm pour que l image d interf rences occupe la quasi totalit du champ d observation de la webcam Les fentes d Young doivent tre bien verticales pour que la figure soit horizontale Le faisceau laser doit tre bien centr sur les fentes d Young pour que la figure soit bien contrast e avec des franges sombres bien visibles AE_images numeriques page 1 sur 5 OBLANCHEDEAU VINCENT Activit Exp rimentale Physique Terminale S 2012 Docum
4. O soit blanc 1 Il faut 1 bit pour coder un pixel Codage d une image en couleurs 24bits ou RVB 256 Codage Rouge vert bleu RVB Chaque couleur est cod e sur 1 octet soit 8 bits Chaque pixel est alors cod sur 3 octets soit 8 3 24bits Le rouge de 0 255 idem pour le vert et le bleu soit 256 nuances 2 par couleurs soit 256 256 256 16 millions de couleurs on parle de couleurs vraies Codage en nuance de gris Il est obtenu en attribuant la m me valeur aux trois sous pixels RVB on a plus que 256 possibilit s et le codage se fait sur 1 octet finalement pour un pixel Autre codage Le codage RVB sur 16 couleurs se fait sur 4 bits par pixel 2 16 soit finalement 0 5 octet pour le calcul de la taille Image format JPEQ et BMP Bipmap ou BMP est un format d image matricielle ouvert d velopp par Microsoft et IBM Les images BMP peuvent tre en 2 couleurs 1 bit 16 couleurs 4 bits 256 couleurs 8 bits 65 536 couleurs 16 bits ou 16 8 millions de couleurs 24 bits JPEG n est pas un format d image matricielle proprement parl mais une norme qui d finit le format d enregistrement et l algorithme de d codage pour une repr sentation num rique compress e d une image fixe A E_images numeriques page 2 sur 5 OBLANCHEDEAU VINCENT Activit Exp rimentale Physique Terminale S 2012 Probl matique quel codage utiliser pour sauvegarder une image num rique Une image num rique se pr sente so
5. ces de gris utilis pour coder chaque pixel Visualiser le codage hexad cimal de l image Dans l onglet g Outils cliquer Voir hexad cimal Sauvegarder l image Dans l onglet h Fichier cliquer sur enregistrer sous s lectionner le format BMP_Windows Bitmap en haut du menu d roulant entrer le nom du fichier puis cliquer sur OK ou enregistrer XnView Image 009 jpg h Fichier W Fichier dition Affichage Filtre Outils Fen tre Info a Parcourir ET pere m Image 009 Nombre de couleurs utilis es z TES Convertir en Binaire gt D ai ee g S fal Convertir en Gris gt Convertir en Couleurs g Outils b Image f Convertir en Gris d Convertir en Couleurs 32 bits Table Ajuster Rotation Miroir changer Extraire le canal VTT e Extraire le canal c Redimensionner Redimensionner Taille du canevas Maj C Retaile automatique Alt Y Modifier les DPI Ajouter du texte Maj T Filigrane Correction yeux rouges Ctri E A E_images numeriques page 6 sur 5 OBLANCHEDEAU VINCENT Activit Exp rimentale Physique Terminale S 2012 REALISER UNE PHOTO AVEC UNE WEBCAM Ouvrir le logiciel d acquisition de photographie num rique avec la webcam Poste de travail imprimantes et telecopieurs Scanneurs et appareils photos Philips ToUcam XS R gler
6. e 4 sur 5 OBLANCHEDEAU VINCENT Activit Exp rimentale Physique Terminale S 2012 Valider s approprier communiquer Exploitation des images pour d terminer la distance b entre les fentes d Young 5 Exploiter les images num riques enregistr es pour estimer b A l aide des logiciel Regressi et Regavi se reporter au mode d emploi et documents estimer les interfranges i pour les diff rentes figures pr c demment sauvegard es lorsque cela reste possible D duire dans chaque cas la distance b entre les deux fentes d Young utiliser Regressi comme tableur Compl ter le tableau suivant en pr cisant votre appr ciation de l exploitation avant mesure de l image obtenue sur regressi facile difficile impossible etc Nom du fichier BMP Exploitation Distance b calcul e Ecart relatif avec en mm b 0 32 mm en 6 Quel codage utiliser pour enregistrer l image sans d grader l information utile R diger une conclusion de l activit en r sumant les propri t s mises en vidence dans les deux tableaux Argumenter votre r daction de mani re pr cise en r pondant la probl matique pos e quel codage permet d enregistrer l image avec une taille la plus petite possible mais permettant tout de m me une bonne estimation de la distance b A E_images numeriques page 5 sur 5 OBLANCHEDEAU VINCENT Activit Exp rimentale Physique Terminale S 2012 UTILISATION DU LOGICIEL XnView Ouvrir le logiciel X
7. e montage permettant d observer la figure d interf rences Se reporter aux documents pour le montage SECURITE Le faisceau laser ne doit jamais tre orient vers l il d une personne Faire le montage en orientant le laser vers les murs N allumer le laser qu une fois le montage r alis ET valid par votre professeur Utiliser la fente d Young de distance entre les deux fentes b 0 32 0 01 mm Relever sur le laser la valeur 1 nm donn e constructeur de la longueur d onde 2 Faire l acquisition de l image num rique de cette figure d interf rences avec une webcam Se reporter aux documents c est dire cette activit exp rimentale ET le mode d emploi de la webcam Faire l acquisition de l image de la figure d interf rence APRES validation de votre professeur Sauvegarder cette image dans le disque dur local sous interferencewebcamAPN la sauvegarde se fait en format jpeg NOTE pour la suite du TP vous allez utiliser le fichier interferenceAPN jpeg pr sent dans le r pertoire de votre classe sur le serveur Cette image correspond une acquisition faite avec un appareil photo num rique ayant une plus grande r solution qu une webcam pour une distance D 1 50 m A E_images numeriques page 3 sur 5 OBLANCHEDEAU VINCENT Activit Exp rimentale Physique Terminale S 2012 3 Enregistrer une image num rique en utilisant diff rents codages Ouvrir le logiciel XnView et se reporter
8. ent 3 Comment exploiter l enregistrement d une figure d interf rences Ligne pour chelle Ligne pour intensit i Le logiciel Regavi permet d obtenir la courbe repr sentant l intensit lumineuse en fonction de la position le long d une ligne d une image num rique l intensit lumineuse est maximum au niveau des franges claires et minimum au niveau des franges sombres Apr s talonnage des distances et bascule sur le logiciel Regressi l interfrange peut tre mesur e comme tant la distance entre deux minimums successifs ou deux maximums successifs de l intensit Document 4 Le codage informatique d une image num rique L image num rique est un quadrillage ou tableau de cases Chaque case est nomm e pixel L est le nombre de pixels sur la largeur de l image et H le nombre de pixels sur la hauteur de l image Chaque pixel est cod par un nombre plus ou moins important de bits La taille de l image calcul e en octets est la place qu occupe le codage des pixels on l obtient par le calcul H L nombre octet par pixel En kilooctet Ko il faut diviser le r sultat par 2 1024 par 2 pour des m gaoctets Mo par 2 pour des gigaoctets Go et par 2 pour des t raoctets utilis s couramment par tous d sormais ces capacit s se nomment cependant normalement successivement kibioctet Kio m bioctet Mio g bioctet Gio et t bioctet Tio Codage binaire noir et blanc Chaque pixel est soit noir
9. ique Terminale S 2012 Liste de mat riels SALLE C323 webcams 8 postes car pas plus Webcam du batCetl ordinateur Regressi Regavi XnView disponibles en c323 webcam ToUcam PCVC840K Pro 2 tenu par tige sur pied quip e d une pince fix e par une noix laser HeNe pied demi lune m tre ruban au moins 2m plus si possible diapositive fentes d Young de distance intefentes b 0 32 mm support diapo sur pied demi lune calque millim tr scotch sur plaque plexi tenue verticalement par support pince faire des traits verticaux espac s de 1 cm au stylo noir documents fournis sur chaque poste fiche explicative de l acquisition avec la webcam mode photo fiche explicative du logiciel XnView fiche explicative de Regavi et de Regressi A E_images numeriques page 9 sur 5 OBLANCHEDEAU VINCENT
10. mais pas celle par d faut Placer la r gle d talonnage de distance le long d une ligne du papier gradu avec les deux extr mit s justes sur des traits de graduations Entrer la valeur num rique de la distance s parant les deux extr mit s de la r gle d talonnage dans la case Longueur de l chelle en s lectionnant l unit adapt e dans le menu d roulant Obtention de la courbe de l intensit en fonction de la position le long d une ligne Placer la ligne de mesure horizontale centr e sur la figure de diffraction Lecture d images pour Regressi image 00 2 BMP1 oi x u Lissage 0 a Longueur de l chelle R 000 mm 352x258 Echelle Largeur du trac FE i coueur Charger n Connexion Qi R gt 9 Regressi rY Sauver Enregistrer K Quitter Ligne de mesure R gle d talonnage Basculer l image sous Regressi Basculer l image sous Regressi Cliquer sur l onglet Graphe Mesurer pr cis ment la distance entre deux points de la courbe intensit en fonction de la position Cliquer sur index en haut gauche puis s lectionner Reticule Avec la souris positionner le r ticule sur le premier point souhait Appuyer sur la barre d espace pour laisser sur l cran les coordonn es du point puis refaire la m me chose pour le deuxi me points A E_images numeriques page 8 sur 5 OBLANCHEDEAU VINCENT Activit Exp rimentale Phys
11. nView Dans le menu D marrer ouvrir tous les programmes puis XnView puis double clique sur XnView Sur certains ordinateurs XnView peut aussi tre directement accessible partir de l ic ne sur le bureau ou partir de l ic ne dans le menu D marrer Ouvrir une image avec XnView Dans l onglet a Parcourir ouvrir l image souhait e en double cliquant sur le fichier Lire ou modifier le nombre de pixel utilis pour le codage de l image Dans l onglet b Image cliquer c Redimensionner puis noter dans le tableau suivant les valeurs de Largeur et Hauteur apr s avoir v rifi que ces valeurs sont biens exprim es en pixels Lire ou modifier le nombre d octet utilis pour le codage des couleurs de chaque pixel Dans l onglet b Image cliquer d Convertir en Couleurs choisir la moiti de la taille indiqu e puis cliquer sur appliquer Extraire la composante de l image d une seule des trois couleurs Rouge Vert Bleue Dans l onglet b Image cliquer e Extraire le canal puis cliquer sur R pour extraire la composante Rouge de l image ou sur V pour la composante Verte ou B pour la composante Bleue Convertir l image couleur en nuance de gris ou modification du nombre de nuances de gris Dans l onglet b Image cliquer sur f Convertir en Gris pour convertir l image en niveau de gris puis sur la valeur correspondant au nombre de nuan
12. ompensation de Fermer Faire l acquisition de l image l aide du logiciel Philips ToUcam XS Cliquer sur Supprimer toutes les images sur l appareil photo Cliquer sur Prendre une nouvelle photo Faire un simple Clique sur la photo choisie un encadrement bleu apparait puis Copier ce fichier avec le nom et suivant le chemin souhait Adresse af Philips Tolicam x5 5 OK T ches de l appareil photo Si Prendre une nouvelle photo x Supprimer toutes les images sur l appareil photo gt gt Gestion des fichiers Copier ce fichier Publier ce fichier sur le Web X Supprimer ce Fichier Autres emplacements 2 P Poste de travail Mes documents lt D tails A E_images numeriques page 7 sur 5 OBLANCHEDEAU VINCENT Activit Exp rimentale Physique Terminale S 2012 UTILISATION DU LOGICIEL REGAVI ET REGRESSI POUR FAIRE DES MESURES SUR UNE IMAGE Ouvrir le logiciel Regavi partir du logiciel Regressi Ouvrir Regressi en double cliquant sur l ic ne Regressi sur le bureau Dans le logiciel Regressi cliquer sur l onglet Fichier puis sur Nouveau puis sur Regavi Dans le menu de dialogue s lectionner Intensit lumineuse Charger une image dans Regavi Dans le logiciel Regavi cliquer sur l onglet Charger puis sur Ouvrir puis sur le nom du fichier Etalonnage des distances Changer la couleur n importe laquelle
13. us la forme d un quadrillage dont chaque case nomm e pixel est sous divis e en trois petites cases de couleurs diff rentes un rouge un vert et un bleu Lors du codage de l image la nuance de rouge ou de vert ou de bleu de chaque pixel est transcrite sous la forme d une valeur parmi les diff rentes valeurs de nuances disponibles par le protocole de codage utilis Plus le codage utilise un grand nombre de pixels ou un grand nombre de nuances de couleurs et plus la taille du fichier contenant toutes ces valeurs n cessaires la description de l image num rique est grande Pour ne pas consommer trop d espace m moire ou pour pouvoir transf rer facilement le fichier via un r seau de communication il est souvent utile que le fichier ne soit pas trop volumineux Mais d autre part lorsqu on diminue le nombre de pixels utilis lors du codage ou le nombre de nuances de couleurs la qualit de l image se d grade pouvant la rendre inexploitable gt Pour illustrer cette probl matique vous allez chercher le meilleur compromis de codage de l image num rique d une figure d interf rences obtenue par des fentes d Young afin qu elle est une taille minimum mais que sa qualit soit suffisante pour que son exploitation permette une bonne estimation de la distance entre les deux fentes partir de la mesure de l interfrange i sur l image R aliser Faire l acquisition et le traitement d une image num rique 1 R aliser l
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