Le format PGM
PGM (portable graymap) : images en niveau de gris. Iimage matricielle, sans compression, assez peu utilisé mais facilement manipulable.
Conversion d'un JPEG en PGM avec le logiciel GIMP
Télécharger le fichier photo.jpg
Dans GIMP :
Ouvrir le fichier avec GIMP, puis :
Fichier → Enregistrer sous → Sélectionner le type de fichier → Image PGM
Exporter
Formatage des données → Brut
Enregistrer
Renommez ce fichier : image.pgm
Télécharger le fichier image.pgm
inversion de couleurs
inversion_image_pgm.py
permet d'inverser les couleurs d'une image.
On obtient ainsi le "négatif" :
# script inversion_image_pgm.py import imghdr, struct print("Inversion d'une image PGM en mode binaire à 256 niveaux de gris\n") NomFichierSource = 'image.pgm' NomFichierDestination = 'imageInverse.pgm' print('Fichier source :',NomFichierSource) print('Fichier destination :',NomFichierDestination) def Inversion(octet): # cette fonction fait une inversion du niveau de gris # 0 (noir) -> 255 (blanc) # 255 (blanc) -> 0 (noir) return 255-octet if imghdr.what(NomFichierSource)=='pgm': # test du format de l'image FichierSource = open(NomFichierSource,'rb') TailleFichier = len(FichierSource.read()) print('\nTaille du fichier (en octets) :',TailleFichier) Largeur = int(input('Largeur de l\'image (en pixels) ? ')) Hauteur = int(input('Hauteur de l\'image (en pixels) ? ')) NbPixel = Largeur*Hauteur TailleEntete = TailleFichier - Largeur*Hauteur FichierSource.seek(0) # extraction de l'en-tête # la variable Entete est une chaîne d'octets (type bytes) Entete = FichierSource.read(TailleEntete) # extraction des données # Data est une liste de nombre entiers (type list) # la fonction int() retourne le contenu d'un octet sous forme d'un entier Data = [int(i) for i in FichierSource.read()] # compréhension de listes FichierSource.close() if NbPixel == len(Data): print('Nombre de pixels :',Largeur*Hauteur) print("Nombre d'octets de données :",len(Data)) print("Taille de l'en-tête :",TailleEntete) FichierDestination = open(NomFichierDestination,'wb') # écriture de l'en-tête du fichier destination FichierDestination.write(Entete) # écriture des données du fichier destination for i in Data: # conversion de type : int en bytes FichierDestination.write(struct.pack('B',Inversion(i))) FichierDestination.close() print('Travail terminé !') else: print('Erreur dans la saisie des données !') else: print("Ce n'est pas une image PGM !")
>>> Inversion d'une image PGM en mode binaire à 256 niveaux de gris Fichier source : image.pgm Fichier destination : imageInverse.pgm Taille du fichier (en octets) : 153654 Largeur de l'image (en pixels) ? 480 Hauteur de l'image (en pixels) ? 320 Nombre de pixels : 153600 Nombre d'octets de données : 153600 Taille de l'en-tête : 54 Travail terminé !
Le script crée le fichier imageInverse.pgm
dans le répertoire courant.
Affichons l'en-tête des fichiers image PGM :
>>> import binascii >>> print(binascii.hexlify(Entete)) # contenu de l'en-tête en hexadécimal b'50350a232043524541544f523a2047494d5020504e4d2046696c7465722056657273696f6e20312e310a343830203332300a3235350a' >>> print(Entete) # contenu de l'en-tête en chaîne de caractères b'P5\n# CREATOR: GIMP PNM Filter Version 1.1\n480 320\n255\n'
L'en-tête contient en particulier la largeur et la hauteur de l'image (480 pixels x 320 pixels) et le nombre 255 (soit 256 niveaux de gris).
La couleur d'un pixel est codée sur un octet.
On va du noir (0x00) au blanc (0xff) en passant par tous les niveaux de gris.
>>> print(Data[0],hex(Data[0])) # premier octet : pixel en haut à gauche de l'image 153 0x99 >>> print(Data[1],hex(Data[1])) # deuxième octet : pixel à droite du précédent 142 0x8e >>> print(hex(Data[479])) # 480ème octet : pixel en haut à droite 0xbf >>> print(hex(Data[480])) # 481ème octet : pixel de la deuxième ligne à gauche 0x92 >>> print(hex(Data[153599])) # dernier octet : pixel en bas à droite de l'image (320ème ligne) 0x25
Avec un éditeur hexadécimal, observons le contenu du fichier image.pgm
:
et comparons avec le contenu du fichier imageInverse.pgm
:
Librairie Pillow (Python Imaging Library)
Cette librairie fournit des outils de traitement d'images.
Pillow est un fork de l'ancienne librairie PIL.
Installation sous Windows ou GNU/LinuxIl faut donc la télécharger et l'installer.
Télécharger la librairie Pillow
Traitement d'images avec la librairie Pillow
Le script suivant permet de convertir une photo en couleur au format JPEG en une image en niveau de gris au format PGM, puis de la transposer (retournement, miroir).
Les résultats sont affichés dans des fenêtres graphiques indépendantes et enregistrés dans des fichiers images :
# Pillow 6.0.0 # importation du module Image de la librairie Pillow from PIL import Image # ouverture de l'image img = Image.open('photo.jpg') # affichage de l'image img.show() # affichage de la taille de l'image (en pixels) print(img.size) # conversion au format PPM (en couleur) et enregistrement de l'image img.save('photo.ppm','PPM') img.show() # conversion en niveau de gris (pour obtenir le format PGM) img0 = img.convert('L') # enregistrement dans le fichier image.pgm img0.save('image.pgm') img0.show() # retournement de l'image img1 = img0.rotate(180) # affichage et enregistrement de l'image retournée img1.show() img1.save('image_retourne.pgm') # miroir horizontal img2 = img0.transpose(Image.FLIP_LEFT_RIGHT) img2.show() img2.save('image_miroir_horizontal.pgm') # miroir vertical img3 = img0.transpose(Image.FLIP_TOP_BOTTOM) img3.show() img3.save('image_miroir_vertical.pgm')
>>> (480, 320)
Exercices
Exercice 10.1 ★
1) Reprendre le script inversion_image_pgm.py
de manière à réduire l'image initiale à deux couleurs (noir et blanc) en utilisant un seuil :
2) Faire la même chose avec le logiciel GIMP.
Exercice 10.2 ★★
1) Reprendre le script inversion_image_pgm.py
de façon à retourner l'image (rotation à 180 degrés) :
2) Faire la même chose avec le logiciel GIMP.
Exercice 10.3 ★★
1) Reprendre le script inversion_image_pgm.py
afin de faire une transformation miroir horizontal :
2) Faire la même chose avec le logiciel GIMP.
Exercice 10.4 ★★
1) Reprendre le script inversion_image_pgm.py
afin de faire une transformation miroir vertical :
2) Faire la même chose avec le logiciel GIMP.
Exercice 10.5 ★ Redimensionner une image JPEG
Avec resize() du module Image de la librairie Pillow, redimensionner une image JPEG.
>>> Redimensionnement d'une image JPEG Nom de l'image originale ? photo.jpg Taille de l'image originale : (largeur, hauteur) = (1944, 2592) Nouvelle taille : Hauteur en pixels ? 800 Largeur en pixels : 600 Enregistrement de l'image redimensionnée Nom de l'image redimensionnée ? photo_1.jpg
Exercice 10.6 ★★ Calcul du diamètre d'un disque
1) A l'aide de la méthode getpixel() du module Image de la librairie Pillow, estimer le diamètre d'un disque blanc d'une image à fond noir.
getpixel((x,y)) retourne la couleur du pixel de coordonnées (x,y).
Par exemple :
>>> Nom du fichier ? disque.png Largeur en pixels : 380 Hauteur en pixels : 250 Nombre de pixels (blanc) : 8820 Position du centre : x = 129.0 y = 100.0 Diamètre en pixels : 105.971565925
2) Application en astronomie
Estimer les dimensions de cette étoile rouge géante (image JPEG) :
Exercice 10.7 ★★ Captcha
Avec le module ImageDraw de la librairie Pillow et en s'inspirant du script camembert.py
, créer un générateur de captcha :
Exercice 10.8 ★★
Ecrire un script qui permet d'extraire de l'en-tête d'un fichier PGM :
- la largeur de l'image (en pixels)
- la hauteur de l'image (en pixels)
- le nombre de niveaux de gris
- les commentaires éventuels
Exercice 10.9 ★★★
L'image suivante contient un code secret. Saurez-vous le décrypter ?
Indice n°1 : Python n'est pas nécessaire.
Indice n°2 :
Code secret: bhq24
Télécharger le fichier enigmaCodeSecret.pgm
Exercice 10.10 ★★ Programmation orientée objet
Où il est question de manipuler une image au format PGM avec une classe Python.
L'objectif de cet exercice est de compléter la classe avec de nouvelles méthodes.
Télécharger le sujet et les ressources.
Webographie
- Le format PGM
- Site officiel du logiciel libre et gratuit GIMP
- Editeur hexadécimal
- Eduscol : notion d'image numérique
- Documentation sur la librairie Pillow (Python Imaging Library)
- Documentation sur le module Image de la librairie Pillow
- Documentation sur le module ImageDraw de la librairie Pillow
- Des exemples de traitement d'image avec le module Image de la librairie Pillow
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