Correction des Distorsions photometriques d'images et de photos

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Correction des Distorsions photometriques d'images et de photos

Labo GIPSA
Equipe AGPIG
Encadrants michel.desvignes@imag.fr

Thème général

ans de nombreux cas, l'éclairement reçu par le capteur d'un appareil photo ou une camera n'est pas uniforme et produit des distorsions de luminosité. L'exemple le plus simple dans le domaine de la photo classique est le vignettage, mais on peut aussi trouver d'autre forme de distorsions comme un effet de store vénitien dans certaines IRM. Ce type de distorsion peut être particulièrement gênant pour certaines scènes, pour obtenir une segmentation, pour réaliser un panorama à partir de plusieurs photos, ou simplement pour la qualité de la photo. Par exemple, la photo de gauche présente un fort vignettage qui est corrigé sur la photo de droite Distorsion1.jpg

Compétences attendues

Ce TER demande des compétences en programmation, quelques notions de traitement d'images et de calcul numérique

Contexte du travail

Ce projet est centré sur la correction du vignettage dans le cadre de la photographie et de l'imagerie industrielle (controle qualité par vision).


Sujet

L'objectif de ce projet est d'implanter et de comparer des méthodes de correction du vignettage et de les étendre si possible à d'autres type de distorsion. La correction doit bien sur être automatique et obtenue sans aucune intervention de l'utilisateur Dans le cas le plus général, il faut pouvoir corriger une image deja acquise, ie on ne peut utiliser la notion calibration ou de séquence telle que certaines méthodes ou constructeurs d'appareil photos le proposent. On trouve peu de méthodes automatiques dans la littérature, la plupart des solutions demandent de définir un ou plusieurs paramètres à définir jusqu'à obtention du résultat désiré.

L'image acquise Z(x,y) est définie par le produit d'une perturbation (le vignettage) H(x,y) par une image parfaite I(x,y) : Z(x,y) = H(x,y) . I(x,y). Connaissant Z, il faut déterminer H et I.


Le principe commun aux différentes solutions est de minimiser une mesure, fonction de l'image initiale et/ou d'un modele de cette image. Typiquement, on peut utiliser :

  • l'erreur quadratique entre l'image et un modèle d'illumination radiale, ce qui suppose un objet de faible contraste
  • la norme L1 entre l'image et un modèle d'illumination radiale
  • une mesure de symétrie de l'histogramme des gradiants radiaux
  • ...

La première solution présente l'avantage de la facilité et de la rapidité, car elle peut se mettre sous d'une minimisation par les moindres carrés. Elle implique cependant que l'objet soit d'une surface assez faible, comme sur l'exemple précédent.

La deuxième solution se met sous forme d'optimisation linéaire (simplexe) de tres grande taille. Le nombre d'equations est proportionnel aux nombres de pixels. Elle a l'avantage de ne pas donner trop d'importance aux points aberrants vis à vis du modele choisi, mais des couts algorithmiques et mémoire importants.

La troisième solution est basée sur la remarque de la symétrie qui devrait exister entre les gradients positifs et négatifs d'une image. Les travaux de Zheng en sont une bonne illustration [1]: Single-Image Vignetting Correction Using Radial Gradient Symmetry

Toutes ces méthodes présentent des difficultés soit de mise en oeuvre, soit de qualité. Parmi les points important qu'il faut tenter de résoudre, ces méthodes suppose que le centre du modèle d'intensité est le centre de l'image, c'est à dire qu'on ne peut théoriquement corriger que le vignettage centré.


Parmi les outils qui n'ont pas été adapté à cette problématique, certains travaux de restauration d'image par coupure de graphe (Graph-cut et max-flow) sont intéressants. Si l'avancement du projet le permet, il sera intéressant d'evaluer le potentiel de ces methodes pour résoudre ce problème.

Résultats attendus

Une implantation et une comparaison en qualité et ressources (temps et memoire) des solutions, en particulier des solutions 1 et 3 ci dessous.


Une amélioration des mesures ou une extension au vignettage non centré