Créer des images numeriques - Partie 1

Les images numériques matricielles sont des tableaux de pixels. On peut concevoir images de synthèse à partir d’instructions en python (ou autre langage). Des librairies comme PIL permettent de manipuler les pixels comme les données d’une table.

Dans cette seance, nous allons:

créer des images de synthèse

modifier des images existantes.

formats de données

Le portable pixmap file format (PPM), le portable graymap file format (PGM) et le portable bitmap file format (PBM) sont des formats de fichier graphique utilisés pour les échanges. Ils correspondent respectivement à des images en noir et blanc (ppm), en niveaux de gris (pgm), et en couleur (pbm).

Les fichiers bruts comportent alors l’indication du format sur leur première ligne avec l’information : P1 pour le format ppm, P2 pour le pgm et enfin P3 pour le pbm.

Couleurs : RVB

Il existe plusieurs modes de codage informatique des couleurs, le plus utilisé pour le maniement des images est l’espace colorimétrique Rouge, Vert, Bleu (RVB ou RVG: Red Green Blue) par synthèse additive.

Une image RVB est composée de la somme des trois rayonnements lumineux Rouge, Vert, Bleu dont les faisceaux sont superposés. A l’intensité maximale ils produisent une lumière blanche 255, 255, 255 en codage décimal, ou FF FF FF en hexadecimal.

profondeur de couleur

norme HD: la profondeur en haute definition est de 1 octet par canal coloré R, V ou B
norme 4K : UHD = 10 bits par canal coloré

Gimp: colorimètre

A vous de jouer: vous allez mesurer l’intensité des couleurs sur l’image suivante

Télécharger l’image.

Adopter tout de suite les BONNES PRATIQUES:

Créer un nouveau dossier pour y mettre tous les fichiers sources et les images.

A l’aide du logiciel Gimp, ouvrir l’image du carré rouge et relever les valeurs RVB du colorimètre.

Synthèse d’images

Rectangle rouge

Vous allez créer une image (rectangle rouge) à partir d’un programme python.

Utiliser un IDE python pour les exercices suivants: Pyzo ou Spyder.

Adopter tout de suite les BONNES PRATIQUES:

pour chaque exercice, vous allez créer un NOUVEAU fichier python.

Donner un nom explicite au fichier, par exemple rouge.py pour le premier exercice

Définir les variables globales largeur et hauteur:

largeur=600
hauteur=420

Créer un nouveau fichier texte avec les instructions:

f=open('red_square.ppm','w') 

############ entête du fichier ##################
f.write('P3'+'\n') # P1 était le code pour un pbm format ascii
			  # P3 correspond au ppm format ascii
f.write(str(largeur)+' '+str(hauteur)+'\n')
# valeur max pour l'intensité des couleurs :
f.write('255'+'\n')
############### fin de l'entête ##################

Definir une fonction pour remplir le fichier avec les valeurs codant la couleur:

#########  declaration de la fonction ############
def rectangle(couleur,h,l) :
	""" 
	@param couleur: str
	couleur est un triplet d'entiers, code RGB
	@example: dessiner un rectangle entierement noir
	>>> rectangle('0 0 0',largeur,hauteur)
	"""
	for i in range(h*l) :
			f.write(couleur+'\n')

Puis appel de la fonction et fermeture du fichier:

rectangle('255 0 0',largeur,hauteur)
f.close()

Ajouter la librairie PIL.

Ce qui donne le script complet suivant:

from PIL import Image
largeur=600
hauteur=420

#f=open('red_square','w') 
f=open('red_square.ppm','w') 

############ entête du fichier ##################
f.write('P3'+'\n') # P1 était le code pour un pbm format ascii
			  # P3 correspond au ppm format ascii
f.write(str(largeur)+' '+str(hauteur)+'\n')
# valeur max pour l'intensité des couleurs :
f.write('255'+'\n')
############### fin de l'entête ##################

#########  declaration de la fonction ############
def rectangle(couleur,h,l) :
	""" 
	@param couleur: str
	couleur est un triplet d'entiers, code RGB
	@example: dessiner un rectangle entierement noir
	>>> rectangle('0 0 0',largeur,hauteur)
	"""
	for i in range(h*l) :
			f.write(couleur+'\n')
######## appel fonction ############################			
rectangle('255 0 0',largeur,hauteur)
########### fermeture fichier ######################
f.close()

Executer le programme avec les commandes de l’IDE python, puis…

Ouvrir le fichier avec un editeur de texte (notepad++) et observer les données.

Ouvrir le fichier avec un logiciel de dessin (GIMP)

Drapeaux de pays

Adopter tout de suite les BONNES PRATIQUES:

pour chaque nouveau défi, vous allez créer un NOUVEAU fichier python.

Donner un nom explicite au fichier, par exemple allemagne.py pour le premier défi, belgique.py pour le 2e…

Adapter maintenant le script du rectangle rouge pour editer en python les drapeau suivants.

Attention à BIEN faire correspondre le nombre de valeurs codantes pour la couleur des pixels. Si le nombre ne correspond par exactement à la dimension définie dans l’en-tête du fichier, vous risquez d’avoir une image sombre (erreur à l’affichage)

drapeau allemand. 3 appels de la fonction rectangle('255 0 0',largeur,hauteur//3)

Attention à bien modifier le nom du fichier généré. Le nommer par exemple drapeau_all.ppm

drapeau belge. Utiliser une boucle bornée pour créer le drapeau ligne par ligne.

motifs périodiques

pour chaque nouveau défi, vous allez créer un NOUVEAU fichier python.

Donner un nom explicite au fichier, par exemple pixart1.py pour le premier défi, pixart2.py pour le 2e…

Dans chaque nouveau fichier, vous allez écrire le script qui va créer les images suivantes, à partir des matrices de valeurs binaires, mat. Dans cette matrice, vous placerez les valeurs en liste (une liste par ligne), et placerez ces lignes dans la matrice mat. Une valeur 0 pourra coder par exemple le bleu, et la valeur 1 le rouge (l’image ne contient que 2 couleurs).

pixart1.ppm

from PIL import Image
largeur=12
hauteur=12

f=open('pixart1.ppm','w') 

############ entête du fichier ##################
f.write('P3'+'\n') 
f.write(str(largeur)+' '+str(hauteur)+'\n')
# valeur max pour l'intensité des couleurs :
f.write('255'+'\n')
############### creation matrice ################
mat = []
for i in range(hauteur):
    ligne = []
    for j in range(largeur):
        ligne.append(0)
        ligne.append(...
    mat.append(...
#########  declaration de la fonction ############
def creation_image(M,h,l) :
    """ 
    @variable couleur: str
    couleur est un triplet d'entiers, code RGB
    @example: dessiner un pixel entierement noir
    >>> couleur = '0 0 0'
    """
    for i in range(h) :
        for j in range(l):
            if M[i][j] == 1:
                couleur = '255 0 0'
            else:
                couleur = '0 0 255'
            f.write(couleur+'\n')
######## appel fonction ############################	
creation_image(mat,largeur,hauteur)		
########### fermeture fichier ######################
f.close()

pixart2.ppm

Pour chacune de ces images, vous complèterez le script de la fiche de cours.

Lecture puis traitement des pixels de l’image - Partie 2

Lire les pixels de l’image

Dans cette activité, nous allons utiliser la fonction de lecture des couleurs des pixels d’une image. Puis transformer cette image par effet mirroir. Les chatons devront regarder à DROITE après transformation.

La fonction getpixel du module PIL.Image. Cette fonction prend en paramètres les coordonnées du pixel à lire, sous forme d’un tuple (x,y). Exemple:

>>> imageSource.getpixel((x,y))
# retourne un tuple constitué des couleurs (R, V, B) du pixel de coordonnée (x,y)

Voici le programme minimal pour ouvrir l’image et déterminer ses dimensions:

from PIL import Image


imageSource=Image.open("chats.bmp")
largeur,hauteur=imageSource.size

Pour lire les couleurs de TOUS les pixels, et appliquer une transformation, on va placer les valeurs dans une matrice, dans un certain ordre:

mat = [[0]*largeur for i in range(hauteur)]
for i in range(hauteur):
    for j in range(largeur):
        p = imageSource.getpixel((j,i))
        # j correspond à x 
        # et i <=> y
        mat[i][j]=p

Puis placer les valeurs de la matrice dans un fichier .ppm, comme vu dans les activités précédentes:

####### ecriture du fichier pour la nouvelle image
f=open('pixart2.ppm','w') 

f.write('P3'+'\n') 
f.write(str(largeur)+' '+str(hauteur)+'\n')
# valeur max pour l'intensité des couleurs :
f.write('255'+'\n')
#########  declaration de la fonction ############
def creation_image(M) :
    """ 
    @param couleur: str
    couleur est un triplet d'entiers, code RGB
    @example: dessiner un rectangle entierement noir
    >>> rectangle('0 0 0',largeur,hauteur)
    """
    h = len(M)
    l = len(M[0])
    for i in range(h) :
        for j in range(l):
            couleur = M[i][j] # tuple
            pixel = str(couleur[0]) + ' ' + str(couleur[1]) + ' ' + str(couleur[2])
            f.write(pixel+'\n')
######## appel fonction ############################	
creation_image(mat)
########### fermeture fichier ######################
f.close()

Comment doit-on placer les pixels dans la matrice pour que les chats regardent de l’autre côté ? Modifier le programme ci-dessus afin d’obtenir cette nouvelle image, avec des petits chats qui regardent à DROITE.

Pix-Art

Avec l’image d’origine suivante:

Apporter les modifications necessaires pour filtrer les couleurs par zone, de manière selective. On pourra obtenir une nouvelle oeuvre inspirée de l’image suivante:

Aide: La condition suivante permet de selectionner les pixels de la partie gauche de l’image, et qui ont une composante Rouge supérieure à 100:

if (j<largeur//2 and p[0] > 100) :
	# traitement sur p

Ce qui va donner:

mat = [[0]*largeur for i in range(hauteur)]
for i in range(hauteur):
    for j in range(largeur):
        p = imageSource.getpixel((j,i))
		if (j<largeur//2 and p[0] > 100) :
			# traitement sur p
        mat[i][j]=p

Sur une idée venue de la visite de la collection de Luigi e Peppino Agrati, Naples.

Extrait de l'oeuvre de Andy Warhol (1967). Marilyn.

Ce TP est une variante de celui proposé à l’adresse suivante.

Projet - construire une image à partir de calques

voir l’énoncé ici

Allophysique

Créer des images numeriques - Partie 1

formats de données

Couleurs : RVB

profondeur de couleur

Gimp: colorimètre

Synthèse d’images

Rectangle rouge

Drapeaux de pays

motifs périodiques

Lecture puis traitement des pixels de l’image - Partie 2

Lire les pixels de l’image

Pix-Art

Projet - construire une image à partir de calques