COMPOSITION COLOREES
R.G.B.

Les compositions colorées (RGB) des canaux de Severi :

La compréhension de la perception de la couleur est une problématique complexe, en constante évolution, à la frontière de plusieurs disciplines.

La manipulation des couleurs, passe tout d'abord par le choix d'un espace paramétrique, permettant différentes représentations de couleurs.

Cet espace peut s'appuyer sur des grandeurs physiques, physiologiques et mathématiques.

Les physiciens utilisent trois caractéristiques pour décrire les qualités d'une source de lumière polychromatique :

- la radiance (l'énergie émise),

- la luminance (l'énergie qu'un observateur humain perçoit),

- la brillance (traduit l'intensité chromatique perçue, subjective).

En tenant compte des propriétés "normales" des yeux humains, il apparaît que le spectre perceptible (d'environ 400 nm à 700 nm)

est décomposable en trois couleurs primaires: rouge, bleu, et vert. La différence entre les couleurs primaires des lumières et celles des pigments est importante:

pour les premières, elles sont additives (superposition); pour les secondes, elles sont soustractives (absorption d'une couleur primaire de la lumière, réfection des deux autres),

de sorte que l'on considère que les couleurs primaires des pigments sont plutôt le magenta, le cyan,

et le jaune (qui sont les couleurs secondaires, c'est-à-dire mélange des primaires deux à deux, de la lumière).

L'espace RVB est, par exemple, utilisé dans le domaine de l'informatique et du multimédia tandis que l'espace CMYK

(Cyan, Magenta, Yellow, Black), le complémentaire de l'espace RGB, est utilisé en imprimerie pour des raisons pratiques.

L'espace de couleurs RVB demeure le plus répandu. En effet, dans cet espace, un pixel est codé par trois composantes Rouge, Vert et Bleu.

Cet espace a été développé en fonction des connaissances liées à la vision humaine.

Ce modèle est additif, ce qui signifie que toutes les couleurs sont déduites à partir du noir (R = V = B = 0) en ajoutant plus ou moins certaines composantes.

 

La visualisation d'une image, captée par satellite, sur un écran graphique peut soit se faire en «niveaux de gris»,

soit en «pseudo couleur» ou encore sous la forme d'une «composition colorée».

Le but de ces explications, son essentiel, pour les modèles météorologiques,

d'avoir des données très précises sur les conditions initiales prévalant dans l'atmosphère, grâce a la composition colorée,

issue des divers données satellitaires canaux SEVERI MSG. 

 

Elles peuvent avoir un effet très positif sur les modèles pour la détection des phénomènes dangereuses,

 tel que la détection des hydrométéores.

Car avec le réchauffement du climat, caractérisé par des phénomènes hydrologiques extrêmes avec des périodes de sécheresse,

 un peu partout sur la planète.

Les modèles hydrologiques complexes sur lesquels s'appuient les météorologues pour prévoir et évaluer les risques

des phénomènes météorologiques et gérer leur impact, doivent être basés sur des prévisions très précises et des données très détaillées.

De plus ces données ne sont plus réservé au PRO puisque grâce au système Eumetcast, les amateurs aussi peuvent recevoir ces données a domicile.

Cette précision peut être améliorée de manière substantielle en recourant à des techniques d'assimilation avancées

 intégrant les données de diverses sources d'information telles que radars, réseaux de pluviomètres, imagerie satellitaire.

Les avancées dans les technologies de télédétection par satellite et dans la qualité des données,

 notamment depuis l'arrivée des donnes MSG,

ouvrent maintenant de nouvelles possibilités de combler les trous de couverture du réseau d'observation synoptique,

en intégrant des informations spatialisées sur les précipitations, le manteau neigeux et l'humidité des sols.

Ces paramètres sont d'importance capitale pour les modèles de la prévision numérique.

Cette qualité se base sur la combinaison des douze canaux du satellite MSG d'Eumetsat sous forme des RGB.

 

Composition colorée :

Dans le cas ou on associe chacune des couleurs fondamentales (rouge, vert, bleu) à un canal de la même image,

il est possible de visualiser plusieurs canaux simultanément. Cette opération s'intitule: «composition colorée».

L'utilisation de la couleur ne provoque pas dans ce cas une transformation des valeurs des pixels.

 L'interprétation des couleurs est donc possible.

Le résultat de la superposition des trois canaux et donc de la combinaison des niveaux d'intensité

des trois couleurs fondamentales donnera une image en « vrais » ou en « fausse » couleur,

selon que la couleur fondamentale associée à chaque canal correspond, ou non, à la zone du spectre

couvert par ce canal. Dans le cas d'une correspondance parfaite entre les couleurs fondamentales et les canaux correspondants,

on obtient une composition colorée en vraie couleur, permettant de localiser chaque phénomènes avec sa couleur tel quel

apparaît dans la nature (similitude avec une photo).

 

Ci-dessous quelques exemples de compositions RGB :

Composition RGB

Application

Temps

RGB1 (3, 2,1)

Végétation, neige, poussière, brouillard, fumée

Jour

RGB2 (2,4r, 9)

Nuages, convection, neige, brouilllard, feu

Jour

RGB3(2,3,4r)

Nuages, convection,neige,fumee,brouillard,feu

Jour

RGB4(10-9,9-4,9)

Nuages, convection, brouillard, feu, traverser des bateaux

Nuit

RGB5(10-9,9-7,9)

Poussiere ,traverser des bateaux,

Jour/Nuit

RGB6(5-6,4-9,3-1

Cyclone,TempeteConvective

Jour

 

En plus de détection des cyclones, tempête de sable ou de poussière, des orages, 

vapeur d’eau, on aperçoit le couvert végétal et déserts.

 

Diverses techniques de télédétection satellitaire sont utilisées,  mais les compositions colorées (RGB) sont un grand atout,

pour l’amateur, les interprétations  sont simple, rapide joue un rôle prépondérant dans le traitement et l'analyse d'image météo.

MSG2_RGB_200903261200_R-03_G-02_B-01_0

RGB 1 :

La RGB 1 est formée par les canaux (NIR1.6, VIS0.8, VIS0.6) et utilise l'étendu dynamique de 0 à 100 % et un gamma de 1.

Selon les travaux menés dans ce domaine cette RGB permet détecter la végétation, la neige, la poussière, le brouillard et la fumée.

MSG2_RGB_200902281200_R-03_G-02_B-01_0

RGB 2 :

La RGB 2 est constituée par les canaux (VIS0.8, IR3.9, IR10.8).

L'étendu dynamique et la correction gamma sont résumé dans le tableau suivant:

Dynamique en ( % ou K)

Correction gamma

R= VIS0.8

0 100

1.0

G= IR3.9r

0 60

2.5

B= IR10.8

203 +323

1.0

MSG2_RGB_200903281400_R-02_G-04_B-09_0

Cette RGB permet de détecter la convection, le brouillard, la neige et le feu.

RGB 3 :

La RGB 3 est produite par les canaux (VIS0.8, NIR1.6, IR3.9r), elle permet de visualiser les nuages, la convection, la neige, la fumée, le brouillard et le feu.

La dynamique et la correction gamma dépend de la saison :

Saison d'été

Dynamique en ( % ou K)

Correction gamma

Correction gamma 2

R= VIS0.8

0 +100

1.7

G= IR3.9r

0 +70

1.7

B= IR10.8

0 +60

2.5

1.0

Saison d'hiver

Dynamique en ( % ou K)

Correction gamma

Correction gamma 2

R= VIS0.8

0 +100

1.7

G= IR3.9r

0 +70

1.7

B= IR10.8

0 +30

1.7

1.0

MSG2_RGB_200903281400_R-02_G-03_B-04_0

RGB 4 :

La RGB 4 est faite à partir des canaux (IR12.0-IR10.8, IR10.8-IR3.9r, IR10.8),

 elle permet de visualiser les nuages à différents niveaux, le brouillard et le feu.

RGB fx

Selon la dynamique et la correction, la RGB 4 change de comportement ::

Nuage bas, brouillard

Dynamique en ( % ou K)

Correction gamma

Correction gamma 2

R= IR12.0-IR10.8

-4 +2

1.0

1.0

G= IR10.8-IR3.9r

0 +6

2.0

1.0

B= IR10.8

+243 +293

1.0

1.0

Nuages élèves, brouillard

Dynamique en ( % ou K)

Correction gamma

Correction gamma 2

R= IR12.0-IR10.8

-4 0

1.0

3.0

G= IR10.8-IR3.9r

-15 +6

2.5

1.0

B= IR10.8

+223 +293

1.0

1.0

 

Avec plus ou moins de contraste :

MSG2RGB200903281400_R10-09_G09-04_B09_0

MSG2_RGB_200903281400_R10-09_G09-04_B09_0

RGB 5 :

La RGB 5 est formée par les canaux (IR12.0-IR10.8, IR10.8-IR8.7, IR10.8), elle distingue la tempête de poussière en couleur magenta.

Tempête poussière ou de sable

Dynamique en ( % ou K)

Correction gamma

Correction gamma 2

R= IR12.0-IR10.8

-4 +2

1.0

1.0

G= IR10.8-IR8.7

0 +15

2.5

1.0

B= IR10.8

+261 +289

1.0

1.0

CapturRGB5

RGB 6 :

RGB 6 est générée par les différences de canaux (WV6.2-WV7.3, IR3.9-IR10.8, NIR1.6-VIS0.6).

Cette RGB détecte les cyclones et les tempêtes convectives.

Cyclone, tempête convective sévère

Dynamique en ( % ou K)

Correction gamma

Correction gamma 2

R= WV6.2-WV7.3

-30 +0

1.0

1.0

G= IR3.9-IR10.8

0 +55

0.5

1.0

B= NIR1.6-VIS0.6

-70 +20

1.0

1.0

 

MSG2_RGB_200903281400_R05-06_G04-09_B03-01_0

La dynamique :

La dynamique d'une image est l'étendue de la plage de couleurs utilisable. Elle est liée à la longueur du codage de chaque couleur :

Si une couleur est représentée par un seul bit, on aura deux valeurs possibles, 0 ou 1, c'est-à-dire blanc ou noir. L'image est dite de type bitmap.

Si une couleur est représentée sur un octet (8 bits), on aura 28 = 256 couleurs possibles.

C'est le cas des images dites en "fausses couleurs" ou "à palette0" et des images en "niveaux de gris".

Enfin, on parle de "vraies couleurs" lorsqu'on utilise un octet pour stocker chacune des composante dans l'espace de représentation des couleurs

 (Rouge - Vert - Bleu) on aura 28*28*28 = 16 millions de couleurs possibles, mais chaque point sera codé sur 3 octets.

La dynamique dans notre cas traduit l'étendue ou la plage de valeurs réelles parmi les 1024,

qu'il faut prendre pour faire la correspondance avec celles de la couleur (ou du niveau de gris) qui est en général de 256.

Captrgb6bis5

Le facteur gamma :

Le gamma, ou facteur de contraste, caractérise la pente de partie rectiligne de la courbe La correction gamma ressemble

à un réglage de contraste, mais utilise un algorithme plus complexe. Les tons sombres et clairs sont très peu modifiés alors que les tons moyens le sont davantage.

Cette méthode garantit un ajustement optimal en préservant les ombres et les reflets.

Intensité corrigée = intensité (1 / gamma)

Plus le gamma est faible plus le contraste est faible; l'image perd sa saturation et devient pâle, elle n'a plus aucune dynamique car elle a perdu sa luminance.

 Inversement, à un gamma élevé correspond un contraste élevé et une forte dynamique; les couleurs sont vives,

 très saturées avec des noirs et des blancs presque purs, parfois trop lumineux.

Capturerrgb6 gamma

Conclusions sur le RGB concernant les paramétres:

On aura pris en compte la nature de l’image soit : éclairage non homogène, reflets,présence de bruit, de zones texturées,

contours flous, en partie occultes, localisation, mesure, reconnaissance des formes, contrôle qualité, contours, angles,régions, formes,textures,

complexité algorithmique, fonctionnement en temps réel, la notion de « frontière » est associée à une variation d'intensité ou à une

discontinuité entre les propriétés de deux ensembles connexes de points, la notion de « région » fait référence à des groupements

de points ayant des propriétés communes, contours géodésiques, filtrages, albédo.

Chaque RGB est caractérisée par sa dynamique et la correction gamma, valeur en niveau de gris (de 0 à 255) d'une composante R, G ou B d'un pixel,

avec  la valeur d'enregistrement, la valeur minimale de la dynamique ou de température, la valeur maximale de la dynamique ou de température,

 représente la correction gamma.

Histogramme :

L'histogramme de la teinte représente typiquement le nombre de pixels en fonction de la couleur, c’est un moyen simple et rapide

pour représenter la distribution d'un paramètre obtenu lors d'une fabrication. Il permet de gagner énormément du temps dans  l’analyse.

Mise en évidence de stratus, cumulonimbus, cirrus, tempête de poussière, neige, couvert végétal, vapeur d’eau : Captrgb6bis3

Captrgb6bis4

Captrgb6bis2

 

MSG2_RGB_200903281400_R03_G02_B01_0

MSG2_RGB_200903281400_R05-07_G02-08_B01-04_0

 

MSG2_RGB_200903281400_R05-07_G02-08_B01-04 bis

Toutes ces images sont a titres démonstratifs et sous copyright Eumetsat 2009

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