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Algorithme de redimensionnement


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7 réponses à ce sujet

#1 Christian Aubert

Christian Aubert

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Posté 17 mars 2007 - 12:40

En chantier …

Bonsoir à tous,

Suite au test proposé par Michel http://forum.mikrosc...?showtopic=5757 (au début du sujet), voici ma manière "artisane" de présenter cette expérience.

Avant toute chose juste quelques termes :

Lorsque l’on réduit une image, on ré-échantillonne celle-ci.
Cela veut dire qu’en principe et en simplifiant, on invente aucun nouveaux pixels, on supprime simplement ceux en trop (nous avons vu que c’est pas toujours le cas, particulièrement après une trop forte compression jpg ou éventuellement après une réduction non entière).

Lorsque l’on agrandi une image (on l’étire), on fait de l’interpolation de pixels.
Dans ce cas on va être obligé de déduire et d’ajouter les pixels manquants (ceci en fonctions des pixels voisins).

Différents algorithmes de redimensionnement nous sont proposés par la plupart des logiciels de retouches d’images.
Vous ne vous en êtes pas forcément rendu compte, mais ces méthodes sont très différentes les unes des autres.
Par exemple PhotoShop (Elements) propose une option "bicubique" par défaut pour une réduction d’image (ré-échantillonnage) alors qu’en principe la méthode de choix serait plutôt "Bilinéaire" !!!

Avant d’aller plus loin, voici déjà une vue d’ensemble de ma mire originale et des 3 méthodes les plus courantes de redimensionnement.


Cette planche est en taille réelle.
La mire originale est un fichier BMP, les réductions sont réalisées sur celui-ci, j'ai collé le tout sur un fond et enregistré en JPG qualité maximum.

ensemble_1.jpg


Voici maintenant les mêmes mires mais vues à la loupe !
(je laisse de côté la méthode "Au plus proche" vous serez d'accord je pense ... )

ensemble_2.jpg

Modifié par Christian Aubert, 17 mars 2007 - 01:35 .

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#2 Christian Aubert

Christian Aubert

    Homo sapiens bricolus

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Posté 17 mars 2007 - 01:47

suite ...

Pour le choix Bilinéaire (2), la mire malgré une réduction de 50% nous présente la même géométrie et on pourrait même s'avancer en disant que c'est une réduction dans les règles de l'art.
Seule différence (visible à la loupe uniquement) les niveaux de gris ont changés (vous verrez plus loin pourquoi)

En revanche, la méthode Bicubique (3) à ajouté toute une série de nouveaux pixels.
C’est assez logique, cet algorithme est prévu pour l’interpolation !
Je vous présente dès que possible la suite ...

Modifié par Christian Aubert, 17 mars 2007 - 02:16 .

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#3 Christian Aubert

Christian Aubert

    Homo sapiens bricolus

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Posté 18 mars 2007 - 02:30

Suite :

Voici maintenant un second test, même protocole mais la mire de départ est plus petite que la précédente (1/2 x ) et j’ai compliqué le tracé en ajoutant un pixel repère dans 4 petits carrés (ça ressemble plus au tracé de Michel et j’espère le satisfaire ;) )

Une vue agrandie de l’original (loupe) afin de mieux comparer (puisqu’on me l’a demandé pour les précédentes …) mais le principe reste le même car les tracés font un seul pixel de large.

Mire originale:
test_2_original.jpg


Redim. 50%
test_2_redim.jpg


Voilà, ici le logiciel commence à être un peu embêté … mais il s’en sort quand même pas mal du tout.
Si nous prenons les pixels de repère (au centre des 4 carrés) sur l’exemple bilinéaire il sont toujours existant mais ne peuvent plus être centrés : On ne peut plus diviser à ce stade (placer un point au centre de 4 pixels) !
A une réduction une peu plus forte, ils auraient simplement disparus.
Dans l’ensemble, nous retrouvons assez bien notre géométrie.

Essayez aussi de comparer sur les 3 minuscules vues en taille réelle (bas de l’image)
Comme j’ai posté en jpg de bonne qualité, vous pouvez même rapatrier l’image et zoomer sur votre éditeur … (mais vous y verrez la même chose puisque le jpg n’a pas dégradé les 3 petites mires du bas)

Modifié par Christian Aubert, 18 mars 2007 - 02:49 .

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#4 Christian Aubert

Christian Aubert

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Posté 18 mars 2007 - 02:41

Voyons maintenant ce qui se passe sur une microphoto.
Il s’agit ici d’une partie de diatomée (Synedra) obj. x100 planapo, condo Heine + filtre vert
Portion de 600 x 600 pix. prélevée sur un original de 3008 x 2000 pix. (capteur 6 mpx)

Petite parenthèse ; pour information j’ai réglé mon reflex sans rehausseur de netteté ou filtres diverses (c’est un des nombreux avantages de ce genre d’appareil)
J’utilise une courbe de tonalité et/ou contraste sans renforcement, la qualité jpg est réglé sur maximum. Donc selon mes essais j’ai des sorties relativement brutes *
Du coup, en condition difficile, j’ai souvent des images plus bruitées qu’un APN (qui est souvent très filtré)
Mais ceci me laisse la maîtrise et le choix des éventuels post traitements.

*Avant qu’on me le reproche, je dis bien « relativement » car en mode de sortie JPG il y a toute une partie du traitement de l’appareil qui n’est pas modifiable.
J’aime beaucoup aussi travailler et retoucher en RAW sous Nikon Capture 4 mais vu le nombre d’images que je possède c’est galère en place et il faut de toute façon convertir pour publier … A part ça un des gros avantage du raw c’est la retouche possible de l’original avec possibilité de revenir en arrière en tout temps, ceci sans aucune destruction.

Photo taille réelle (100%)
test_4_original.jpg

Après redimensionnement à 50%
test_4_redim.jpg


Différences entre les deux méthodes (bilinéaire et bicubique) :
Après redimensionnement, il est bien difficile de se faire une idée sur la différence des deux algorithmes.
Personnellement je n’en vois pas … j’ai essayé de regarder avec une loupe plein pot, idem (mais la comparaison est difficile donc je n’affirme rien).
Pourtant, comme on l’a vue précédemment, les deux méthodes ne fonctionnent pas du tout de la même manière.
Il y aura probablement plus de différences selon les clichés et c’est à tester.
Malgré tout, selon ma documentation, la méthode bilinéaire est préférable pour un rééchantilonnage et ceci pour plus de précision dans les résultats.

Détails perdus entre l’original et les images ré échantillonnées :
Nous avons perdu beaucoup de pixels, c’est une évidence.
Mais finalement les détails nécessaires sont toujours bien visibles et ceci avec les deux algorithmes
En comparant, et à l’œil nu en tout cas, je ne vois pas de détails intéressants que je ne verrais plus sur celles à 50% (au passage, en principe on conserve l’image d’origine et il sera toujours possible d’y revenir)
Comme le grain est moins visible sur les deuxièmes, les images sont plus agréables.
Cela étant, c’est très personnel …

Comme je l’ai déjà dit plusieurs fois, à mon avis tout ceci dépend du sujet observé, du matériel utilisé et de ce que l’on veut mettre en évidence.
Je ne veux pas affirmer que l’échelle 1 est inutile, elle l’est peut-être plus dans d’autres situations que cet (ces) exemple(s) (cf aussi Amphipleura p.)

D’ailleurs, je serais très heureux si quelqu’un, avec le même genre de matériel que le mien (6 mpx) présente un cas de figure inverse (détails importants disparus après une réduction de 50%) car avec tous les efforts possibles, je n’ai pas trouvé dans mes archives de photos me le permettant …


Ps : Je voulais vous présenter aussi plus de détails techniques sur ces deux (trois) algorithmes courants mais comme j’ai du m’absenter j’en ai pas eu le temps (si vous êtes intéressés, ça suivra)


Amitiés à tous

Modifié par Christian Aubert, 18 mars 2007 - 02:51 .

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#5 Christian Aubert

Christian Aubert

    Homo sapiens bricolus

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Posté 18 mars 2007 - 02:48

J'ajoute aussi Amphipleura p. ici (on aura tout sous la main)
Il s'agit d'une autre portion de l'image (plus contrastée) que sur notre première conversation.

PS: Toutes les manipulations de ce sujet ont été réalisée sur PhotoShop
(il ne mélange pas trop les pixels celui-ci :lol: )

A 100 %
test_3_original.jpg


redim à 50%
test_3_redim.jpg

Modifié par Christian Aubert, 18 mars 2007 - 02:59 .

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#6 André Advocat

André Advocat

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Posté 18 mars 2007 - 07:40

Salut Chris
Pour ce dernier test,je trouve que la réduction bicubique est un peu plus lissée que la réduction bilinéaire,ce qui permet de mieux visualiser les perles ,qui dans le bilinéaire sont présentes,mais noyées dans le bruit!



Amicalement André
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#7 Christian Aubert

Christian Aubert

    Homo sapiens bricolus

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Posté 18 mars 2007 - 08:00

Salut André,

C’est vrai que question bruit on est servi :lol:

Ce que tu dis est fort possible, si on reprend les tests sur tracé on remarque que la méthode bicubique lisse plus le résultat.
(mais perso j’ai de la peine à me faire une idée sur cette photo)

Cela vaudrait la peine d’essayer encore sur d’autres sujets.
A part ça, si vous êtes intéressé, je peux ajouter le choix des méthodes sur microcartouche.

Amitiés
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#8 Christian Aubert

Christian Aubert

    Homo sapiens bricolus

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Posté 19 mars 2007 - 12:59

Bonjour à tous,

Comme je n’ai pas vraiment le temps de vous pondre un résumé des différentes méthodes de rééchantillonnage, je vous conseille les quelques liens ci-dessous

Pour ceux qui ne désirent pas lire ces pages, sachez tout de même que les méthodes (en simplifiant) :

1. Au plus proche
ici, le redimentionnement consiste simplement à supprimer ou ajouter les pixels (horizontaux et verticaux) de façon à atteindre la taille cible.
c'est bien evidemment le redimentionnement le plus mauvais qui provoque des effets en marche d'escalier (ou aliasing)

2. Bilineaire
Au lieu de se contenter de supprimer ou d’ajouter bêtement des pixels, les pixels alentours sont recalculés afin d'adoucir les marche d'escalier. (interpolation bilinéaire).

3.Bicubique (ou bicubic en anglais).
L'interpolation Bicubique fonctionne comme l'interpolation Bilinéaire mais contient un accentueur de contour. En d'autre terme l'image est en plus accentuée de façon à compenser le flou de l'interpolation .
La valeur de cette accentuation est paramétrable => il existe plusieurs Bicubique (plus net, plus lisse, etc …)

4.Lanczos.
L'interpolation Lanczos est une alternative aux bicubic sharp (bicubique plus net), qui apporte encore plus de précision dans l'accentuation de l'image.

5. S-Spline
Utilisé uniquement pour agrandir une image, certainement le plus performant à ce jour !

Les liens :

Rééchantillonnage d'images - Traitement Numérique du Signal (1999)
(sur celui-ci on compare 3 méthodes (de manière théorique), on aborde succinctement la transformée de Fourier du signal )
http://www.raceme.org/imac/redim/

Documentation de Traitement d'Images
Christian RONSE - Département d'Informatique de l'ULP
(très complet, toutes les notions de base sont abordées, à conserver dans ses favoris !)
http://arthur.u-stra...IDOC/index.html

Principes généraux de la numérisation. Matériel de numérisation et de création d'images
(basique)
http://www.ext.upmc....e/principes.htm

Il y en a bien sûr beaucoup d’autres et pas tout le monde est d'accord sur le choix de bicubique ou bilinéaire pour une réduction d'image …
Alors à vous de vous faire un avis !

Bonne lecture et à bientôt

Modifié par Christian Aubert, 19 mars 2007 - 01:04 .

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