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Les techniques (L)RGB

 
On décrit succinctement dans cette page les techniques de fusion d'images ayant des résolutions spatiale et spectrale différentes pour au final produire une image mutispectrale mieux résolue spatialement. Classiquement le procédé de fusion revient à combiner trois images monochromatiques (ou plus) du même objet prisent au travers de filtres colorés distincts avec une image plus finement résolue, prise dans une bande spectrale large. La technique est bien connue dans le domaine de la compression des images télévision ou encore en télédétection satellitaire (colorisation d'une image haute résolution panchromatique avec des images couleurs moins résolue, mais plus faciles à obtenir). Un cas spécial est la fusion LRGB, qui est la combinaison d'images rouge (R), verte (G) et bleu (B) avec une image dite de luminance (L). Idéalement, l'image L est une image panchromatique, telle qu'on l'utilise en télédetection, dont la bande spectrale inclue les domaines des bandes R, G et B.

Les images R, G et B doivent avoir un rapport signal sur bruit élevée. Pour aller dans ce sens est qu'il est possible d'obtenir ces images avec une résolution spatiale dégradée. Par exemple, elles peuvent être acquises spécifiquement avec un intrument de courte focale et lumineux, ou en réalisant un binning (regroupement) de pixels adajacents au moment de la lecture de l'image. L'image L en revanche peut avoir la résolution spatiale la plus élevée, quitte à perdre (raisonnablement) en terme de rapport signal sur bruit. L'image L sera acquise en binning 1x1 ou avec un intrument de grande taille et de longue focale par exemple. Une autre startégie, moins efficace,  consiste à additionner les composantes R, G et B pour produire une image L à rapport signal sur bruit relativement élevée, dont on améliore la résolution par un traitement spécifique (déconvolution par exemple).

Considerer la portion d'image ci-dessous, d'un champ de la constellation d'Orion (incluant Messier 76 et une partie de la boucle de Barnard) :


Canon EOS350D (filtre IR-cut interne retiré et remplacé par un filtre KG3), objectif de 50 mm diaphragmé à f/2.8 et compositage de 18x4 minutes expositions. 

Pour la démonstration, les couleur fondamentales de cette images ont été séparé dans des fichiers distincts avec la commande Séparation RGB du menu Photo numérique (vous pouvez aussi utiliser la commande en ligne SPLIT_RGB) :


The R image (red componant)


The G image (green componant)


The B image (blue componant)

On synthétise ensuite pour le besoin de la démonstration une image panchromatique, c'est à dire une image à large bande spectrale. Pour cela on calcule la moyenne des canaux R, G et B :

>LOAD R
>ADD G
>ADD B
>MULT 0.333
>SAVE PAN


The 16-bits panchromatic image (grey level).

Ouvrir la boite de dialogue (L)RGB du menu Visualisation, et faire

Valider le bouton Luminance et entrer le nom de l'image panchromatique. Cliquer ensuire sur Appliquer...


L'image (L)RGB.

L'image ( L)RGB est quasi identique à l'image RGB originale.

A présent, dégradons vonlontairement la résolution des images R, G et B en leur appliquant un flou gaussien :

>LOAD R
>GAUSS 1.4
>SAVE RR
>LOAD G
>GAUSS 1.4
>SAVE GG
>LOAD B
>GAUSS 1.4
>SAVE BB

Le flou gaussien à pour effet de réduire d'un facteur deux la résolution spatiale (la largeur à mi-hauteur des étoiles c'est accrue d'un facteur deux) :


L'image RR.PIC


L'image GG.PIC


L'image BB.PIC

Si on contruit une image couleur avec les plans RGB modifiés, sans surprise, la résolution finale est dégradée :

>TRICHRO RR GG BB

ou en utilsant la fenêtre (L)RGB :


La résolution de l'image couleur est nettement moins bonne que dans l'original.

A présent, faisont la fusion des images flous RGB avec l'image panchromatique pleine résolution :

L'aspect original de l'image est quasiment retrouvé malgré l'usage d'image RGB deux fois moins résolue. C'est la clef du principe de fusion (L)RGB, seule l'image L participe à la finesse de l'image, et les images RGB ne servent qu'a colorer l'image panchromatique. Le résultat final est particulièrement tolérant à la résolutio de images portant l'informatio de couleur.


L'image original de départ.


Résultat de la fusion avec une image panchromatique à la pleine résolution et une résolution dégardée d'un facteur deux pour les images RGB.

Pour un meilleurs rendu de la couleur dans l'image LRGB, il est possible de désaturer très légèrement le résultat précédent. Pour cela, agir sur le petit curseur disposé à droite du nom de l'image de luminace. Cliquer sur le bouton Appliquer voir le résultat :


L'image de départ.


L'image LRGB désaturée.


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