Le traitement d’images médicales : principes, principales applications et perspectives
105
5.2 Les images numériques
5.2.1 Images numériques : échantillonnage et quantification
Les scènes naturelles du monde réel contiennent des variations continues de
couleurs et d’ombres. Elles renvoient des images continues et en couleurs ; d’un
point de vue physique, elles peuvent être décrites par des signaux analogiques.
Pour être traitées par des ordinateurs, ces images continues doivent être numérisées, c’est-à-dire discrétisées par des systèmes d’acquisition (appareils photo
numériques, ou systèmes d’imagerie médicale par exemple). On obtient alors
des images numériques du monde réel.
La transformation d’un signal analogique en signal numérique nécessite deux
étapes. La première est une discrétisation dans l’espace ; on la nomme échantillonnage. Quand elle est réalisée en deux dimensions (2D), l’échantillonnage
détermine la taille de l’image, c’est-à-dire sa hauteur et sa largeur. La deuxième
étape consiste dans la discrétisation des niveaux de gris pour les images monochromes, ou des composantes pour les images couleurs ; on l’appelle quantification.
Le résultat de ces deux étapes est une image numérique, constituée de pixels
(contraction de picture elements). Le nombre des pixels d’une image est déterminé par l’étape d’échantillonnage. Le nombre de valeurs que peut prendre un
pixel dépend de la quantification (fig. 1).
Une image noir et blanc est dite monochrome ou en niveaux de gris. La valeur
d’un pixel est la plupart du temps un nombre entier ou un vecteur. Pour une
image en niveaux de gris, la valeur des pixels est en général codée sur 8 bits ;
elle peut alors prendre 2 8 = 256 valeurs différentes, et varier de 0 (noir) à 255
(blanc). En imagerie médicale, pour augmenter le nombre de niveaux de gris
que l’ordinateur peut distinguer, le codage peut aller jusqu’à 16 bits et les pixels
prendre 2 16 = 65 536 niveaux de gris différents.
L’histogramme d’une image (fig.
e
2) montre la distribution des pixels dans
l’image. C’est un graphique à deux dimensions avec en abscisse les valeurs que
les pixels peuvent prendre (de 0 à 255 pour les images monochromes codées
sur 8 bits), et en ordonnée, pour chaque niveau de gris possible, le nombre de
Fig. 1 – Image IRM, et valeurs des pixels d’une partie zoomée de l’image (image fournie par le
Dr Alain Lalande, CHU de Dijon).
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5.2 Les images numériques
5.2.1 Images numériques : échantillonnage et quantification
Les scènes naturelles du monde réel contiennent des variations continues de
couleurs et d’ombres. Elles renvoient des images continues et en couleurs ; d’un
point de vue physique, elles peuvent être décrites par des signaux analogiques.
Pour être traitées par des ordinateurs, ces images continues doivent être numérisées, c’est-à-dire discrétisées par des systèmes d’acquisition (appareils photo
numériques, ou systèmes d’imagerie médicale par exemple). On obtient alors
des images numériques du monde réel.
La transformation d’un signal analogique en signal numérique nécessite deux
étapes. La première est une discrétisation dans l’espace ; on la nomme échantillonnage. Quand elle est réalisée en deux dimensions (2D), l’échantillonnage
détermine la taille de l’image, c’est-à-dire sa hauteur et sa largeur. La deuxième
étape consiste dans la discrétisation des niveaux de gris pour les images monochromes, ou des composantes pour les images couleurs ; on l’appelle quantification.
Le résultat de ces deux étapes est une image numérique, constituée de pixels
(contraction de picture elements). Le nombre des pixels d’une image est déterminé par l’étape d’échantillonnage. Le nombre de valeurs que peut prendre un
pixel dépend de la quantification (fig. 1).
Une image noir et blanc est dite monochrome ou en niveaux de gris. La valeur
d’un pixel est la plupart du temps un nombre entier ou un vecteur. Pour une
image en niveaux de gris, la valeur des pixels est en général codée sur 8 bits ;
elle peut alors prendre 2 8 = 256 valeurs différentes, et varier de 0 (noir) à 255
(blanc). En imagerie médicale, pour augmenter le nombre de niveaux de gris
que l’ordinateur peut distinguer, le codage peut aller jusqu’à 16 bits et les pixels
prendre 2 16 = 65 536 niveaux de gris différents.
L’histogramme d’une image (fig.
e
2) montre la distribution des pixels dans
l’image. C’est un graphique à deux dimensions avec en abscisse les valeurs que
les pixels peuvent prendre (de 0 à 255 pour les images monochromes codées
sur 8 bits), et en ordonnée, pour chaque niveau de gris possible, le nombre de
Fig. 1 – Image IRM, et valeurs des pixels d’une partie zoomée de l’image (image fournie par le
Dr Alain Lalande, CHU de Dijon).