TP Niveaux de gris

1. Structures de base

Dans les travaux sur les images, on utilisera la bibliothèque PIL du langage de programmation Python.

Pour créer une nouvelle image qu'on utilise comme un fond de couleur noire, on doit importer d'abord le module Image de la bibliothèque PIL et utiliser la fonction Image.new("RGB", (L , H), (R, V, B)).

• Le premier paramètre de cette fonction permet de préciser qu'il s'agit d'une image de codage RVB.
• Le second permet de créer une image d’affichage aux dimensions souhaitées :(500,400) crée une image de largeur 500 pixels et de hauteur 400 pixels.
• Le dernier (R, V, B) correspond au code couleur

Pour afficher une image, on utilise la fonction show()

from PIL import Image
couleur=(255,255,0)                          # couleur jaune en code couleur RVB : ici R=255, V=255 et B=0
fond=Image.new('RGB',(600,400),couleur)		 # création d'une image de de largeur 600 pixels et de hauteur 400 pixels, jaune
fond.show()
		

2. Extraction du code couleur sur une image

La pipette d'un logiciel de retouche de photo permet de récupérer le code RVB d'un pixel.

Ci-dessous, on a prélevé la couleur d'un même pixel sur une image en couleur, puis sur cette image après passage en niveaux gris.

Source des images : SNT 2de, Sciences numériques et Technologie, page 109, édition Delagrave, Paris 2019.

3.Transformation d'une image RVB en niveaux de gris

3.1 Lecture et écriture d’un pixel en langage Python

Chaque pixel d’une image est repéré par ses coordonnées (x, y) et ses composantes (R,V,B).

Attention !
Les coordonnées des pixels d'une image sont liées à un repère particulier :

• l'origine se trouve en haut, à gauche,

• l'axe des abscisses est orienté de gauche à droite (de 0 à largeur),

• l'axe des ordonnées de haut en bas (de 0 à hauteur).

• Pour lire les informations (r, v, b) du pixel de coordonnées (x, y) de l’image nommée "im", on utilise l’instruction :

r,v,b =im.getpixel (( x , y ))

Dans ces instructions, les coordonnées (x, y) sont données par rapport au coin supérieur gauche de l’image "im" (et pas par rapport au coin de la fenêtre).

• Pour récupérer les dimensions de l'image "im", on utilise l'instruction :

largeur,hauteur=im.size

• On a déjà vu comment créer une nouvelle image de largeur L et de hauteur H :

Nim=Image.new("RGB" , ( L, H )) # Création d'une nouvelle image nommée "Nim" de dimensions L et H

• Pour affecter les informations (r, v, b) au pixel de coordonnées (x, y) de l’image "Nim", on utilise l’instruction :

Nim.putpixel((x,y),(r,v,b))

3.2 Niveau de gris

Dans ce paragraphe, nous allons décrire comment transformer une image en couleurs en une image en niveaux de gris.

Pour cela, il est nécessaire d’agir sur tous les pixels, les uns après les autres : à l’aide de deux boucles for imbriquées, on devra donc parcourir l’image entière par lignes et par colonnes.

for y in range (hauteur) :
	for x in range (largeur) :

Pour chaque pixel, on calcule d’abord la valeur en niveau de gris en fonction de ses trois composantes par la formule suivante :

On remplace ensuite, pour ce pixel, la couleur (r, v, b) par la couleur (g, g, g).

Voici un algorithme permettant de transformer une image en couleurs en une image en niveaux de gris :

Algorithme :

Im ← ? # On charge une image en lui donnant le nom "Im" par exemple
L, H ← Im.size  # On récupère les dimensions de l'image chargée
NegIm ← ? # On crée une nouvelle image nommée "GrisIm" de dimensions LxH
Pour y allant de 0 à H-1 : # On parcourt les pixels de l'image "Im" en hauteur
	Pour x allant de 0 à L-1 : # On parcourt les pixels de l'image "Im" en largeur
		r, v, b ← ? On récupère les composantes RVB du pixel de coordonnées (x ; y) de l'image "Im"
		on affecte à g la partie entière de (0.11*r+0.83*v+0.06*b)
		On affecte au pixel de l'image "GrisIm" de coordonnées (x ; y) les composantes (g, g, g)
	Fin Pour
Fin Pour
On sauvegarde la nouvelle image "GrisIm" dans le dossier qu'on veut en lui donnant un nom
On affiche la nouvelle image "GrisIm"		
		

Le but est que vous mettiez en oeuvre l'algorithme précédent sur l'image suivante :

pour aboutir à celle-ci :

Pour cela, on vous propose plusieurs exercices de niveau différent selon vos connaissances dans le langage Python :

• le niveau fondamental si vous ne connaisez pas ou très peu Python, ne vous inquiétez pas ! Vous serez guidé.e.s pas à pas ;

• le niveau confirmé si vous connaisez un peu Python et êtes capable d'extraire de l'information dispersée ;

• le niveau expert si vous avez déjà une bonne expérience en Python et savez en particulier :

  • ouvrir et fermer une image particulière connaissant son adresse et son nom,

  • utiliser la documentation d'une bibliothèque,

  Ce niveau dépasse largement le niveau attendu en fin de seconde et en SNT.

Cliquez sur le niveau d'exercice qui vous convient pour y accéder directement.