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Faire un flat-field avec IRIS

MessagePosté: 25 Avr 2008 18:15
de Gérard Weiss
Pourquoi faire un flat-field ?

Dans le cas des photos prises au microscope, le traitement appelé "flat-field" permet de réduire complètement ou partiellement certains défauts :
- ombres portées des poussières sur les optiques du microscope ou dans l'appareil photo ;
- artefacts de certains Coolpix, c'est à dire les anneaux concentriques évoquant la lentille de Fresnel ;
- vignettage lorsqu'il reste limité, c'est à dire le simple assombrissement de la photo vers les bords mais sans disparition de l'image.

On trouvera avec ce lien un exemple de réduction de l'artefact de certains Coolpix ainsi que quelques limites du procédé, lequel n'est évidemment pas parfait :
viewtopic.php?f=233&t=1101


Comment faire un flat-field avec IRIS ?


IRIS est un logiciel en français, très technique et très puissant de retraitement d'images développé par nos amis astronomes. Il est téléchargeable à l'adresse suivante : http://www.astrosurf.com/buil/iris/iris.htm
L'utilisateur est perdu au début car il se trouve face à une multitude de commandes et de macro-instructions dont il ne sait que faire, mais faire un flat-field devient très simple à partir du moment où on lui dit comment procéder. En fait, c'est plus compliqué à décrire qu'a faire !

Nota. Les astronomes complètent le flat-field par deux opérations supplémentaires : le "dark" et "l'offset". Mais elles paraissent ici inutiles car les conditions de prise de vue en microscopie sont très différentes de celles de l'astronomie.

On procédera de la façon suivante.


1. Effectuer les prises de vue, soit :
- prendre une première photo normalement ;
- prendre ensuite une seconde photo, appelée "flat-field", exactement dans les mêmes conditions, mais après avoir enlevé la préparation.

La première photo contient le sujet et les artefacts, et la seconde photo les seuls artefacts. Pour chaque pixel, IRIS effectuera l'opération :
L3 = K x L1 / L2 avec :
K = coefficient définissant le niveau lumineux du fond sur la photo résultat, par exemple 210 ;
L1, L2 et L3 les niveaux lumineux sur la première photo, sur la seconde et sur la photo résultat ;
Cette division a pour effet de réduire partiellement ou complètement les défauts de la première photo et cartographiés sur la seconde.


2. Installer IRIS, si ce n'est déjà fait
L'installation est particulièrement simple. Il suffit de télécharger dans un répertoire du disque dur le fichier exécutable à l'adresse http://www.astrosurf.com/buil/iris/iris.htm et de cliquer dessus. C'est formidable, ça marche tout de suite !


3. Effectuer quelques initialisations et définir un répertoire de travail, si ce n'est déjà fait.
- Menu / Fichier / Réglages --> fenêtre
- Indiquer le chemin conduisant au répertoire de travail
- Indiquer le type de fichier par défaut : PIC
IRIS_initialisation-a.jpg
Exif et Meta MicroCartouche IRIS_initialisation-a.jpg (30.98 Kio) Vu 4855 fois

Nota. Les fichier à traiter doivent être copiés dans ce répertoire

Nota. Le format PIC est le format de travail de IRIS. Dans ce format, les niveaux lumineux des pixels sont codés sur 12 bits au lieu des 8 bits utilisés dans les formats habituels tels JPG, BMP, etc. ce qui permet de multiplier par 16 le nombre des niveaux lumineux. La résolution des images n'en est pas améliorée, mais les nuances des dégradés sont beaucoup plus importantes et les mesures effectuées sur les niveaux lumineux plus précises (c'est un logiciel d'astronomes). IRIS peut ainsi traiter directement le format RAW codé également sur 12 bits.


4. Eventuellement débruiter la photo et son flat-field avec NeatImage
En effet, l'opération de division de la première photo par la seconde entraine la sommation statistique des bruits de fond des deux photos et le bruit de fond de la photo résultat pourrait dans certains cas devenir trop important.


5. Convertir le second fichier "flat-field" en format PIC
Pour se faire, il faut charger le fichier dans IRIS puis le sauvegarder en format PIC, soit :
- Menu / Fichier / Charger --> fenêtre classique
- Indiquer le type de fichier à lire : Graphics (*.bmp,*.jpg, etc.)
- Cliquer sur le nom du fichier
--> IRIS affiche l'image à l'écran
- Menu / Fichier / Sauver --> fenêtre classique
- Indiquer le type de fichier : PIC
- Indiquer le nom du fichier, ex. flat
--> Le flat-field est sauvegardé dans le répertoire de travail sous le nom flat.pic (dans cet exemple).


6) Charger maintenant la photographie à traiter
- Menu / Fichier / Charger --> fenêtre classique
- Indiquer le type de fichier à lire : Graphics (*.bmp,*.jpg, etc.)
-. Cliquer sur le nom du fichier
--> IRIS affiche la photo à l'écran

Nota. Il n'y a jamais qu'un seul fichier chargé à la fois dans IRIS. Un nouveau chargement expulse l'ancien fichier.

Nota. Pour agrandir l'image affichée à l'écran, la réduire ou l'afficher à l'échelle 1, cliquer sur ces boutons :
IRIS_zoom-a.jpg
Exif et Meta MicroCartouche IRIS_zoom-a.jpg (30.77 Kio) Vu 4852 fois


4) Appeler l'exécuteur de commandes
- Cliquer sur ce bouton
IRIS_commande-a.jpg
Exif et Meta MicroCartouche IRIS_commande-a.jpg (26.85 Kio) Vu 4846 fois

--> fenêtre "Commande" de l'exécuteur de macro ci-dessus


5) Effectuer la division de l'image par le flat-field
Taper dans la fenêtre "Commande" la macro suivante : >DIV flat 210 puis Enter avec :
DIV = mot clé de la commande de division
flat = nom du flat-field précédemment mis au format PIC dans le répertoire de travail
210 = coefficient multiplicateur choisi dans cet exemple
Pixel par pixel, IRIS effectue la division de la photo précédemment chargée par le flat-field et multiplie par 210.

Nota. Si la photo obtenue est trop sombre ou trop claire, il faut recharger la photo initiale (le bouton UNDO, en haut et troisième en partant de la gauche n'a pas l'air de fonctionner) et refaire la division en augmentant ou en réduisant le coefficient K.


6) Sauvegarder l'image ainsi traitée
. Menu / Fichier / Sauver --> fenêtre classique
. Indiquer le type de fichier, ex. jpg
. Indiquer le nom du fichier, ex. diatomées
--> Le fichier est sauvegardé dans le répertoire de travail sous le nom diatomées.jpg (dans cet exemple).


Voilà, c'est tout. Ce n'est pas la seule façon de procéder, mais c'est très simple comme cela.


Examen du résultat

C'est la photo d'une ancienne préparation test de diatomées prise avec un Canon Powershot A80 positionné derrière l'oculaire du microscope. L'objectif du microscope était un 4x afin de tester la précision de la mise au point et le degré de netteté des photos qu'il était possible d'atteindre.
Triptyque_diatomées.jpg
Exif et Meta MicroCartouche Triptyque_diatomées.jpg (47.83 Kio) Vu 4846 fois

La photo initiale à gauche présente des défauts bien visibles.
a. L'ombre portée d'une groooooosse poussière dans l'objectif de l'APN.
b. Quelques salissures sur le condensateur.
c. Un vignettage non axisymétrique. (Il provient du fait que le pupille d'entrée de l'objectif de l'APN est axialement décalée par rapport à la pupille de sortie, ou cercle oculaire, du microscope. La non-axisymétrie du vignettage a pour cause un décalage radial de ces deux pupilles. Ce vignettage pourrait aussi provenir d'un éclairage mal réglé, d'un miroir mal orienté, etc. mais ce n'est pas le cas ici.)
d. Encore une salissure, mais comme elle n'apparaît pas sur le flat-field au milieu, ça signifie qu'elle est sur la préparation elle-même et qu'on ne peut donc pas l'enlever avec le présent procédé.
e. La photo est également trop sombre. Le niveau lumineux des pixels du fond au centre est de 130 environ sur l'échelle des formats JPG et BMP allant de 0 à 255. Un niveau lumineux de 210 serait plus correct.

La photo du milieu est le flat-field donnant la carte des défauts à corriger.

La photo de droite est le résultat obtenu.


Voilà. Essayer maintenant vous-même pour voir ! ;)


Bien amicalement,
Gérard

Re: Faire un flat-field avec IRIS

MessagePosté: 25 Avr 2008 18:24
de Maraussan
Gérard, que dire ?
Bravo et merci en tout cas...

Re: Faire un flat-field avec IRIS

MessagePosté: 27 Avr 2008 10:06
de toucan
Merci Gérard pour cet exposé détaillé. :D

Je n'attendais que ça! C'est super!
Je m'en vais l'essayer dès que possible.
Amitiés à tous

Jean-Pierre