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EXPOSÉ

LOGICIEL IRIS EN MICROSCOPIE

EXPOSÉ Traitement image

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4 réponses à ce sujet

#1 Jean-Luc Bethmont (Picroformol)

Jean-Luc Bethmont (Picroformol)

    Reptile

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Posté 05 septembre 2014 - 05:43

PREAMBULE

 

          Les astronomes amateurs ont à leur disposition des logiciels gratuits pour le traitement de leurs images. Pour eux ce traitement est une nécessité car l' image primaire est souvent de piètre qualité (peu de photons arrivent sur le détecteur, la turbulence atmosphérique brouille l'image etc...).

         Malgré ces difficultés et avec l' apparition du numérique ils obtiennent, au final, grâce à ces logiciels, des images d' une qualité meilleur que celles des pro d' il y a quelques dizaines d' années.

Voici un exemple:

 

                           jupibrute.jpg                                                                         jupcomp12umasq.jpg

                                        Image brute                                                                                      Image traitée

 

           Je me suis donc posé la question:

parmis les nombreuses fonctions de ces logiciels quelles étaient celles que l' on pouvait transposer à l' imagerie microscopique avec un réel intérêt ?

Pour cela j' ai utilisé le logiciel de Christian Build:

http://www.astrosurf...is.htm#tutorial

J' ai également cherché sur l' internet des articles sur le sujet dont celui de JM Cavanihac

http://www.mik-mag.f...-mathematiques/

Je vous propose donc de découvrir ces traitements au travers de différents exemples.

 

P.S. Il est important de préciser que je n' ai rien inventé, j' ai voulu tester et faire une synthèse mais en aucun cas plagier.

 

 

 

 


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#2 Jean-Luc Bethmont (Picroformol)

Jean-Luc Bethmont (Picroformol)

    Reptile

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Posté 11 septembre 2014 - 01:28


L' ADDITION DES IMAGES

 

L' addition d' image (ou le compositage) permet d' augmenter le rapport signal sur bruit et par conséquence le contraste.

L' oeil étant sensible au contraste des détails seront révélés par ce moyen. Je ne développerais pas plus sur la théorie.

 

     Pour cela il faut prendre une série d' image (toutes dans les mêmes conditions de prise de vue) d' un sujet immobile (1). Pour faciliter le processus on peut faire un film (.avi) du sujet. Dans ce cas, suivant le nombre d' image par sec, la durée du

film sera de quelques secondes à un minute environ. Le logiciel de pilotage que de la caméra que je possède permet de sélectionner le nombre nombres de "frames" dans l'exemple j' ai fais un film de 100 frames.

 

Ensuite le processus est le suivant avec IRIS:

- transformation du film .avi en fichier rouge vert et bleu au format FITS (2) on décompose l' image couleur en 3 couches rouge, verte et bleu.

- Addition (3) des 100 fichiers de chaque couche couleur.

- Recomposition de l' image couleur avec les 3 fichiers résultant de l' addition.

- Sauvegarde du fichier obtenu au format jpeg par exemple (4).

 

Premier exemple:

une écaille d' aile de papillon ( préparation permanente) avec l' objectif x20 plan achromatique en fond clair (éclairage de Kolher ) le condenseur ouvert à 0,25 soit 80% de l' ouverture numérique de l' objectif (O.N. 0,40).

 

ecaille40.jpg    

Une seule image

      

post-27-0-23030500-1410539110.jpg

Addition de 100 images

 

Deuxième exemple:

une algue verte (Clostérium) avec l' objectif x 40 plan achromatique en fond clair ( éclairage de Kolher) le condenseur est ouvert à  0,35 soit 54% de l' ouverture numérique de l' objectif (O.N. 0,65).

 

closterium40.jpg

Une seule image

 

closterium40add.jpg

Addition de 100 images

 

Troisième exemple:

des diatomées (Fragilaria capucina ?) avec l' objectif x 40 plan achromatique en fond clair ( éclairage de Kolher) le condenseur est ouvert à  0,30 soit 46% de l' ouverture numérique de l' objectif (O.N. 0,65).

 

 

diato40.jpg

Une seule image

 

diato40add.jpg

Addition de 100 images

 

On remarque que l' augmentation du contraste est d' autant plus importante que le condenseur est fermé, il faut donc ajuster avec soin cette ouverture. On peut tirer le meilleur parti d' un objectif "de base" en ouvrant plus le condenseur car même si l' image de départ est peu contrastée avec le processus d' addition on récupère ce contrasteet on bénéficie d' une meilleure résolution.

On peut  utiliser l' addition si le sujet ne peux être coloré. Bien sûr le sujet doit être immobile. Cette fonction d' addition n' est pas destructrice de l' image et peut-être complétée par d' autres fonctions (exposé suivant).

 

 

 

1- le format d' enregistrement de l' image peut-être jpeg, BMP, png ou RAW. Le

format RAW est a privilégier.

2- F.I.T.S. ou Flexible Image Transport System est un système de fichier

scientifique utilisé couramment en astronomie.

3- IRIS propose plusieurs méthode "d' addition" des images ici j' ai pris l'

addition arithmétique. Le logiciel fait la somme des valeurs de chaque pixel.

4- Les images sont présentées brutes, elles n' ont subit aucun traitement sauf un redimensionnement à 750 pixels de large pour en diminuer le poids.


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#3 Jean-Luc Bethmont (Picroformol)

Jean-Luc Bethmont (Picroformol)

    Reptile

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Posté 19 septembre 2014 - 02:25

LE DARK ET LE FLAT-FIELD

 

 

Dans l' exposé précèdent nous avons vu l' addition d' image. Mais chaque image additionnée était une image brute, je m' explique (1).

L' image brute délivrée par le capteur  peut être décomposée en différents éléments:

  • l'offset (le bias): si l'on installe un capteur dans l' obscurité en faisant une pose très courte le signal thermique n' a pas eu le temps de se manifester cependant le fond de l' image n' est pas noir mais gris très sombre. Pour éviter toute perte d' information les valeurs d' intensité des pixels sont volontairement biaisées. Le signal contenu dans cette image s' appelle indifféremment "offset", "bias" ou "précharge". En format jpeg ce signal est déjà soustrait. Il subsiste en format RAW (2)
  • Le dark (le noir): utilisés à température ambiante et en pose longue les capteurs numériques produisent un signal thermique (agitation des atomes) dont l' intensité est variable suivant les photosites  et cela même dans le noir. De plus certains sont particulièrement prolifiques en électrons et produisent des "pixels chauds"
  • Le flatfield ( la plage de lumière uniforme, P.L.U.) ce sont les défauts d' uniformité de l' image sans le sujet. Ils proviennent de l' éclairage, du vignetage introduit par les diaphragmes et les lentilles des projectifs et des poussières présentes sur le capteur.
  • L' image du sujet: c' est la véritable image du sujet "nettoyée" des interférences.

Donc l' idée est de corriger les images de départ avant. On va acquérir trois films:

 

-le film "maître" qui contient l' image brute

-le film du " flatfield" en gardant les mêmes paramètres de prise de vue mais en déplaçant la préparation à un endroit ou il n' y a rien .

-le film "dark" en gardant les mêmes paramètres de prise de vue mais en éteignant la lampe et en obstruant le capteur pour le plonger dans le noir.

 

Nous allons faire l' opération suivante:

 

((Image maître- Dark)/(Flatfield- Dark)) x constante

 

Cette constante sera la valeur moyenne en intensité des pixels du flatfield.

Cette opération sera faite pour chaque couche couleur (rouge, vert, bleu).

Concrètement nous allons:

-Ouvrir IRIS

-Convertir le film avi du Dark en couche r (rouge), g (vert) et b ( bleu)

-Faire l' addition des images à l' aide de la fonction "addition de la séquence" pour chaque couche r,g et b et les sauvegarder.

-Décomposer les film avi maître en r,g et b.

-Faire l' addition des images r,g et b et les sauvegarder.

-Soustraire les darks correspondants de chaque couche puis sauvegarder.

-Décomposer le film avi du flatfield en r,g et b.

-Faire l' addition des couches r, g et b.

-Soustraire les darks correspondants de chaque couche puis sauvegarder.

-Avec la commande "STAT" récupérer la valeur moyenne de l' intensité des pixels (c'est ce que j' ai appelé la constante)

-Ensuite faire l' opération de division de l' image maître corrigée du Dark par le Flatfield corrigé du Dark et multiplier le résultat obtenu par la valeur moyenne des pixels du flatfield (constante) ceci pour chaque couche couleur.

-Pour finir on recompose l' image couleur avec la commande trichro du logiciel et la sauvegarder au format jpeg par exemple.

-A ce niveau on peut prendre 2 aspirines et un peu de repos!

 

En image on obtient cela:

darkex.jpg

 

Ci dessus un DARK (portion d' image avec contraste renforcé)

 

ecaille20flat.jpg

 

Ci dessus un FLAT (on aperçoit les poussières et le champ qui n' est pas uniformément éclairé)

 

ecaille20addflat.jpg

 

Ci dessus les images de l' écaille additionnées et corrigée du FLAT sans autre traitement

 

ecaille20amfd.jpg

 

 

Ci dessus les images de l' écaille additionnées , corrigée du FLAT et du Dark sans autre traitement

 

cosm40addflat.jpg

 

Ci dessus les images de Closterium additionnées et corrigée du FLAT sans autre traitement

 

cosma40amfd.jpg

 

Ci dessus les images de Closterium additionnées , corrigée du FLAT et du Dark sans autre traitement

 

Par rapport aux images de départ nous avons donc progressé. Les seules opérations qui ont été faites sur les pixels des images sont : additions, soustractions, divisions et multiplication aucun filtre n' a été appliqué. 

 

Dans la prochaine étape nous verrons comment faire ressortir des détails qui existent dans l' image mais sont peu visible.

 

 

 

 

 

 

    (1) les définitions données sont tirées du livre de Thierry Legault "astrophotographie" aux éditions Eyrolles.

    (2) RAW: format de fichier contenant les données brutes du capteur d' images. Chaque fabricant a sont type de fichier RAW.

 

N. B. les images présentées sont en JPEG qualité moyenne redimensionnées en largeur 750 pixels.

 

 

 

 

 

 


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#4 Jean-Luc Bethmont (Picroformol)

Jean-Luc Bethmont (Picroformol)

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Posté 27 septembre 2014 - 09:07

LA TECHNIQUE LRGB

 

       Aprés avoir vu l' addition d' image et les corrections du dark et flatfield voici la technique LRGB: L pour luminance, RGB pour les couches rouge, verte (green) et bleu. Cette technique peut s' appliquer sur une simple image.

      J' ai découvert cette technique sur le site suivant:

 

http://micromonde.fr...b/lrgb_iris.htm

 

 

  Je ne fait que vous la transmettre et vous faire part de mon expérience à ce sujet. Cette technique est utilisée par les astronomes et en télédetection.

Donc c' est la combinaison d' une image noir et blanc avec une bonne résolution spatiale avec une image couleur. L' image RGB contient les infos sur les couleurs et l' image de luminance contient les infos de luminosité.

Combiner ces 2 images permet des gains en contraste et révèle des détails mais il n' y a pas augmentation de la "résolution" dans le sens de la capacité à distinguer 2 points.

      Avec iris nous allons charger notre image et à l' aide de la commande suivante "RGB2HSI R G B H S I" la décomposer en couche R G B et H S I; Ensuite nous allons appliquer un masque flou (1)  à la couche I (luminosité) la sauvegarder et multiplier chaque couche R G et B par I modifiée (commande LRGB R G B I IR IG IB).

Suivant l' image il faut faire des essais pour ajuster la force du masque.

Enfin pour retrouver notre image couleur nous utiliserons la commande "Trichro IR IG IB" et ferons une sauvegarde de l' image en JPEG par exemple.

Voici ce que celà donne avec l' écaille papillon:

 

ecaille20amfdlrgb.jpg

 

Ecaille papillon LRGB masque 0,9 1,5

 

Voici l' évolution sur un détail de l' image:

ecaille40detail.jpg ecaille20amfdlrgbdetail.jpg

 

Avec Closterium:

 

cosma40amfdlrgb1.5.jpg

 

ClosteriumLRGB masque flou 0,9 1,5

 

cosma40amfdlrgb5.jpg

 

ClosteriumLRGB masque flou 0,9 5

 

Sur un détail de l' image:

 

Cosmarium40detail40.jpg cosma40amfdlrgb1.jpg

 

Les images présentées sont brutes de traitement (sauvegarde jpg qualité moyenne)

 

 

(1) Le filtre masque flou (Unsharp) augmente le contraste au niveau des bords des structures sans augmenter les imperfections de l' image ni altérer les couleurs; sur IRIS il faut choisir dans la boite de dialogue la résolution ( nombre de pixels de chaque coté du bord sur lesquels vont s' appliquer le masque) , la force du contraste et le dernier paramètre planétaire ou pas.


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#5 Jean-Luc Bethmont (Picroformol)

Jean-Luc Bethmont (Picroformol)

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Posté 04 octobre 2014 - 12:29

POUR CONCLURE

 

              Parmis les nombreuses fonctions du logiciel IRIS j' ai exposé celles qui me paraissaient les plus pertinentes pour la microscopie. Ils en existent d' autres: possibilité d' assembler les images (mosaïque), technique H.D.R. , ainsi que des filtres de renforcement de détails assez sophistiqués ( ondelettes).

             Pour montrer le chemin accompli voici les images de départ:

 

ecaille40.jpg

 

et à la fin (avec en plus un ajustement des niveaux):

 

ecaille20amfdlrgb.jpg

 

idem pour closterium:

 

closterium40.jpg

 

cosma40amfdlrgb1.jpg

 

            J' ai pris comme point de départ des images extraites d'  un film .avi donc forcément compressées. On pourrait obtenir mieux en partant de fichier RAW ou TIFF ( images non compressées).

           Il faut noter que les différentes fonctions peuvent se faire en ligne de commande et s' enchaîner automatiquement dans un script (fichier qui regroupe les commandes les unes derrière les autres et s' exécute automatiquement) ce qui facilite le travail.

 

           Maintenant, si  il y a assez de demandes, je peux faire un tutoriel sur IRIS orienté microscopie.

 

 

 

 


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