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Comment les algorithmes de tri informatique peuvent aider à améliorer la qualité du contenu visuel
des images numériques ?

Un Apprentissage Par Problème (APP) destiné aux étudiants du module Algorithmie Avancée 1

Zehira HADDAD BOUSSEKSOU 03/2021

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Canevas fcurni par FA2L sous Licenœ Creative Gommons
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BY NC SA

Face destinée aux étudiants

Solution informatique pour améliorer la qualité visuelle des images

Vous êtes une équipe d'ingénieurs en informatique missionnée pour trouver une solution informatique
visant à traiter des images numériques en temps réel dans le but de pouvoir mieux les exploiter en
améliorant la qualité du contenu visuel de ces images. Votre nouveau chef est un ancien financier,
il ne connait rien à la technique mais il payera un consultant pour évaluer votre solution
technique en termes de complexité. En effet, les applications visées sont des applications temps
réel. Evidemment, si votre solution n'est pas jugée satisfaisante par le consultant, le nouveau
dirigeant prendra les décisions qui s'imposent...

Votre équipe d'ingénieurs intervient après une étude faite par une autre équipe experte en
traitement numérique des images et qui vous fournit un rapport de l'étude préalable qui a été faite
sur ces images. Ce rapport explique que les raisons les plus probables qui font que l'on ne puisse
discerner que très peu de détails dans ces images est que les pixels qui représentent les
différentes parties d'un objet ont tous soit, des couleurs très faibles, des couleurs très élevées
ou alors des intensité couleurs très proches.

Votre chef met à votre disposition un ensemble d'images test pour faire vos simulations. On vous
dit que votre mission principale sera de proposer un algorithme de tri performant pour trier les
couleurs des différents pixels contenus dans chaque image. Ceci dans le but d'appliquer différents
traitements permettant de rehausser la qualité du contenu informationnel de chaque image. Pour ce
faire, vous devriez implémenter l'algorithme de tri le plus adapté à cette problématique et le
prouver en le comparant à d'autres algorithmes de tri en termes de complexité.

En complément à cela, vos programmes doivent permettre de proposer les fonctionnalités décrite dans
le menu suivant

Afficher le tri des différentes couleurs présentes dans l'image

• Augmenter la luminosité de l'image et afficher le résultat avant et après
• Diminuer la luminosité de l'image et afficher le résultat avant et après
• Augmenter le contraste de l'image par dilatation d'histogramme et afficher le résultat avant et
  après

Pour augmenter la luminosité, il suffit d'ajouter une valeur fixe à tous les niveaux de gris des
pixels de l'image.

Pour diminuer la luminosité il faudra au contraire soustraire une valeur fixe à tous les niveaux de
gris des pixels de l'image.

Pour faire la dilatation d'histogramme, il suffit d'appliquer la transformation affine x —
256s(x—imin)/(imax—imin) à chaque pixel x de l'image, en arrondissant à l'entier le plus proche et
en remplaçant les valeurs négatives par 0 et les valeurs supérieures à 256 par 255.
imin étant le niveau de gris minimum et imax le niveau de gris maximum trouvé dans l'image.

Comment les algorithmes de tri informatique peuvent aider à améliorer la qualité du contenu visuel
des images numériques ?

Face destinée aux étudiants
Les ressources pour traiter la situation-problème

Tri comptage (appelé aussi casier ou dénombrement) ( https://fr.wikipedia.org/wiki/Tri comptage)

Le principe repose sur la construction de l'histogramme des données, puis le balayage de celui- ci
de façon croissante, afin de reconstruire les données triées. Ici, la notion de stabilité n'a pas
réellement de sens, puisque l'histogramme factorise les données — plusieurs éléments identiques
seront représentés par un unique élément quantifié. Ce tri ne peut donc pas être appliqué sur des
structures complexes, et il convient exclusivement aux données constituées de nombres entiers
compris entre une borne min et une borne max connues. Dans un souci d'efficacité, celles-ci doivent
être relativement proches l'une de l'autre, ainsi que le nombre d'éléments doit être relativement
grand.

Histogramme (https://fr.wikipedia.org/wiki/Histogramme)
En statistiques, un histogramme est un graphique permettant de représenter la répartition d'une
variable continue ou discrète en la représentant avec des colonnes verticales.

Toolbook - Tri par comptage - Les images dans python.ipynb

Objectifs d'apprentissage de l'APP (AAV) : à l'issue de la séance « RETOUR »
de cet APP, chaque étudiant doit être capable de...
• Identifier le tri casier (ou dénombrement) comme tri performant
• Reconnaitre le contexte permettant d'utiliser le tri casier (ou dénombrement)
• Utiliser la notion de complexité pour évaluer différentes stratégies
• Réaliser en Python une solution avec une décomposition structurée facilitant la réutilisabilité.
• Justifier le choix de l'algorithme utilisé
• Manipuler des boucles imbriquées

Comment les algorithmes de tri informatique peuvent aider à améliorer la qualité du contenu visuel
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