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École de technologie supérieure

Responsable(s) de cours : Carlos Vàzquez


PLAN DE COURS

Été 2022
GTI411 : Imagerie numérique (4 crédits)


Modalités de la session d’été 2022


Vous trouverez ci-dessous les modalités de la session d’été 2022. Vous devez les lire attentivement.


Pour assurer la tenue de la session d’été 2022, les modalités suivantes seront appliquées :


  • Les activités d’enseignement de la session d’été 2022 comprendront des activités en présence et à distance, lesquelles seront ajustées en fonction de l’évolution de la situation socio-sanitaire.
  • Pour les cours (ou séances de cours) donnés à distance, l’étudiant doit avoir accès à un ordinateur, un micro, une caméra et un accès à internet, idéalement de 10Mb/s ou plus. L’étudiant doit ouvrir sa caméra et/ou son micro lorsque requis, notamment pour des fins d’identification ou d’évaluation.
  • Les cours (ou séances de cours) donnés à distance pourraient être enregistrés, afin de les rendre disponibles aux étudiants inscrits au cours.
  • La notation des cours sera la notation régulière prévue aux règlements des études de l’ÉTS.
  • Les examens (intra, finaux) se feront en présence, tant que la situation socio-sanitaire le permet.
  • Le contexte actuel oblige bien sûr l’ÉTS à suivre de près l’évolution de la pandémie de COVID-19, laquelle pourrait entraîner, avant ou après le début de la session d’été 2022, un resserrement des directives et recommandations gouvernementales. Nous vous assurons que l’ÉTS se conformera aux règles en vigueur afin de préserver la santé publique et que, si requis, elle pourrait aller jusqu’à interdire l’accès physique au campus universitaire et ordonner que toutes les activités d’enseignement et d’évaluation soient exclusivement données à distance pour tout ou partie de la session d’été 2022. Ainsi, si les examens (intra, finaux) devaient se faire à distance, leur surveillance se fera à l’aide de la caméra et du micro de l’ordinateur et pourrait être enregistrée. Ceci est nécessaire pour se conformer aux exigences du Bureau canadien d’agrément des programmes de génie (BCAPG) afin d’assurer la validité des évaluations.
  • Des exigences additionnelles pourraient être spécifiées par l’ÉTS ou votre département, suivant les particularités propres à votre programme.

En vous inscrivant ou en demeurant inscrit à la session d’été 2022, vous acceptez les modalités particulières de la session d’été 2022.


Nous vous rappelons que vous avez jusqu’au 17 mai 2022 pour vous désinscrire de vos cours et être remboursé.


Pour les nouveaux étudiants inscrits au programme de baccalauréat uniquement, vous avez jusqu’au 31 mai 2022 pour vous désinscrire de vos cours et être remboursé.




Préalables
Programme(s) : 7070,7086,7610
             
  Profils(s) : Tous profils  
             
    MAT472    
             
Unités d'agrément
Total d'unités d'agrément : 64,8 33,3 % 66,7 %




Qualités de l'ingénieur

Qn
Qualité visée dans ce cours  
Qn
  Qualité visée dans un autre cours  
  Indicateur enseigné
  Indicateur évalué
  Indicateur enseigné et évalué



Descriptif du cours

Ce cours vise à développer les connaissances théoriques et pratiques nécessaires à l’acquisition, la création et la manipulation d’images et graphiques 2D.

Au terme de ce cours, l'étudiant sera en mesure de maîtriser et d'appliquer les techniques, méthodes et algorithmes nécessaires à un ingénieur en TI pour concevoir des logiciels d’acquisition, de création et de manipulation d'images et graphiques 2D.

Les sujets abordés incluent entre autres :

  • acquisition, création et représentation d’images numériques, modèle de caméra projective et géométrie 2D;
  • perception et représentation de la couleur pour les applications en graphisme et édition d’images;
  • méthodes et structures vectorielles, primitives géométriques (lignes, cercles et ellipses, polygones, courbes telles que de Bézier, d’Hermite et splines);
  • étude des problèmes de crénelage (spatial, spectral);
  • manipulations sur les images : valeur de pixels (intensité, contraste) et transformations (translation, rotation);
  • manipulation et transformation des images (remplissage, segmentation);
  • filtrage linéaire et non linéaire (morphologiques, anisotropes);
  • techniques d'intégration de différentes images : transparence, composition; transformée de Fourier 2D;
  • filtrage dans le domaine fréquentiel : passe-bas, passe-haut, passe-bande et suppresseur de bande;
  • amélioration et restauration des images : interpolation spatiale.

Séances de laboratoire comportant l’utilisation des outils de développement logiciel pour la conception et l’implémentation d’algorithmes d’acquisition, de création et de manipulation d'images et graphiques 2D.




Objectifs du cours

Objectif général

Ce cours vise à développer les connaissances théoriques et pratiques nécessaires à l’acquisition, la création et la manipulation d’images et graphiques 2D.

Objectifs spécifiques

Au terme de ce cours l'étudiant sera en mesure d’expliquer les concepts reliés à l’acquisition, création, manipulation et affichage d’images. Il sera capable aussi de créer des images composées de primitives vectoriels ou de pixels. L’étudiant sera en mesure d’utiliser de façon efficace les outils d’édition et manipulation d’images et de concevoir des outils logiciels de base pour la manipulation d’images et graphiques 2D.   




Stratégies pédagogiques

Les objectifs seront atteints par un enseignement hebdomadaire sous la forme d'un cours magistral, portant sur les concepts et algorithmes d’imagerie numérique, et de laboratoires de trois (3) heures par semaine qui permettront à l’étudiant d’appliquer les concepts théoriques vus en classe. 

 




Utilisation d’appareils électroniques

Il est interdit de capter le cours ou des portions du cours (enregistrement vidéo, enregistrement audio,  photographie) en salle de classe réelle et/ou virtuelle ou en laboratoire virtuel à moins d’avoir obtenu au préalable la permission de l'enseignant.




Horaire
Groupe Jour Heure Activité
01 Lundi 13:30 - 16:30 Laboratoire
Jeudi 08:30 - 12:00 Activité de cours



Coordonnées de l’enseignant
Groupe Nom Activité Courriel Local Disponibilité
01 Francis Cardinal Activité de cours cc-Francis.Cardinal@etsmtl.ca A-4526 flexible - s.v.p. prendre rendez-vous par courriel
01 Francis Cardinal Laboratoire cc-Francis.Cardinal@etsmtl.ca A-4526 flexible - s.v.p. prendre rendez-vous par courriel



Cours
  1. Perception et représentation de la couleur, espaces de couleur, géometrie 2D. (3 heures)

    1. Perception de la couleur (SVH)

    2. Espaces de couleur utilisées en imagerie et graphismes (RGB, CMY, HSV, LAB)

    3. Représentation des images (pixels)

    4. Modèle de caméra projective sténopé

    5. Géométrie 2D

  2. Manipulation des images, contraste, intensité, gamma (3 heures)

    1. Opérations sur les pixels

    2. Manipulation de l’intensité

    3. Amélioration de contraste

    4. Histogramme, égalisation d’histogramme

    5. Correction gamma comme méthode de changement de contraste

  3. Transformée de Fourier 2D. Filtrage fréquentiel. (3 heures)

    1. Introduction à la transformée de Fourier 2D

    2. Transformée rapide de Fourier 2D (FFT)

    3. Filtrage (passe-bas, passe-haut, passe-bande et suppresseur de bande)

    4. Filtrage fréquentiel

  4. Filtrage spatial (3 heures)

    1. Convolution et corrélation

    2. Filtrage pass-bas, moyenne, Gaussien

    3. Filtrage passe-haut, détection de contours (Sobel, Laplacien, LoG)

    4. Amélioration des contours (“sharpening”)

  5. Filtrage non-linéaire, morphologique, anisotrope, etc. (3 heures)

    1. Filtrage statistique (max, min, median)

    2. Filtrage morphologique

    3. Filtrage anisotrope

  6. Interpolation spatiale (3 heures)

    1. Interpolation bicubique

    2. Interpolation spline

    3. Interpolation en fréquence

  7. Traçage de primitives géométriques (2 heures)

    1. Lignes

    2. Cercles

    3. Polynômes

  8. Remplissage, segmentation, segmentation d’objets (2 heures)

    1. Remplissage de frontière

    2. Remplissage de régions

    3. Segmentation

  9. Composition d’images (2 heures)

    1. Composition alfa

    2. Transparence

    3. Warping et morphing

  10. Crénelage, quantification (demi-tons, etc.) (3 heures)

    1. Effets de crénelage et solutions

    2. Quantification

    3. Demi-tons

    4. Mélangeur commandé (dithering)

    5. Diffusion d'erreur

    6. HDR, tone-mapping

  11. Primitives géométriques, courbes 2D, applications. (6 heures)

    1. Hermite

    2. Bézier

    3. Spline

  12. Transformations 2D. (3 heures)

    1. Translation

    2. Rotation

    3. Cisaillement

    4. Retour sur les coordonnées homogènes

    5. Matrices de transformation et composition de transformations

 

* La matière ne sera pas nécessairement présentée dans cet ordre. Toutefois, l’ensemble des sujets sera présenté dans le cadre de ce cours. 




Laboratoires et travaux pratiques

Quatre (4) laboratoires seront à remettre. Chaque laboratoire est composé de code et d’un rapport écrit à remettre électroniquement.

  • Théorie et représentation de la couleur et transformation de base (9 heures)
    • Conversion d’un espace de couleur à un autre,
    • Ajustement de contraste
  • Traitement d’images (9 heures)
    • Filtrage spatial et fréquenciel
  • Primitives vectorielles et remplissage (9 heures)
    • Traçage de primitives
    • Remplissage par germe ou par bordure
    • Segmentation
  • Courbes 2D et transformations 2D (9 heures)
    • Traçage de courbes paramétriques
    • Translation, rotation, changement d’échelle



Utilisation d'outils d'ingénierie

L'étudiant se familiarisera avec les aspects de programmation des images 2D et les outils de manipulation d’images 2D.

L’étudiant utilisera les outils de conception de logiciel. L’étudiant se familiarisera avec les espaces de couleur, les courbes paramétriques, le traitement d’image et autres algorithmes du graphisme par ordinateurs en utilisant le langage de programmation Java (et/ou possiblement d'autres langages de programmation de son choix - après approbation - du chargé de laboratoire).




Évaluation

Examen intra  30 %

Examen final  30 %

Laboratoires  30 %

Devoirs  10 %

 

L'étudiant(e) doit avoir une moyenne d'au moins 50% dans les travaux individuels (examens intra, final, et devoirs) afin de réussir le cours. Cette condition est nécessaire mais non suffisante.

Examens

  • En date du début de session d'été 2022, l'ÉTS prévoit un examen intra et final en présence (si la situation le permet).  Mais vous savez très bien que ces temps-ci rien n'est certain, donc si la situation ne le permet pas, l'examen intra et/ou final pourrait se dérouler à distance.

"Si des examens se font à distance, la surveillance de ces examens se fera à l’aide de la caméra et du micro de l’ordinateur et pourrait être enregistrée. Ceci est nécessaire pour se conformer aux exigences du bureau canadien d’agrément des programmes de génie afin d’assurer la validité des évaluations."

Laboratoires

  • Les laboratoires sont à faire en équipe.  Toutes les modalités par rapport aux laboratoires en général et par rapport à chacun des laboratoires vous sera expliqué lors des séances de laboratoire virtuelles par votre chargé de laboratoire.

Devoirs

  • Les devoirs sont à faire individuellement.  Les modalités de ces évaluations vous seront mentionnées au courant de la session.  Vous serez informé de toute évaluation au moins une semaine à l'avance.



Double seuil
Note minimale : 50



Dates des examens intra
Groupe(s) Date
1 23 juin 2022



Date de l'examen final
Votre examen final aura lieu pendant la période des examens finaux, veuillez consulter l'horaire à l'adresse suivante : http://etsmtl.ca/Etudiants-actuels/Baccalaureat/Examens-finaux


Politique de retard des travaux
Tout travail (devoir pratique, rapport de laboratoire, rapport de projet, etc.) remis en retard sans motif valable, c’est-à-dire autre que ceux mentionnés dans le Règlement des études (1er cycle, article 7.2.7 b / cycles supérieurs, article 6.5.4 b) se verra attribuer la note zéro, à moins que d’autres dispositions ne soient communiquées par écrit par l’enseignant dans les consignes de chaque travail à remettre ou dans le plan de cours pour l’ensemble des travaux.

Dispositions additionnelles

Une pénalité de 20% par jour sur la note du travail sera appliquée aux travaux en retard.




Absence à un examen
Dans les cinq (5) jours ouvrables suivants, la tenue de son examen, l’étudiant devra justifier son absence d’un examen durant le trimestre auprès de la coordonnatrice – Affaires départementales qui en référera au directeur du département ou du SEG. Pour un examen final, l’étudiant devra justifier son absence auprès du Bureau du registraire. Dans tous les cas, l’étudiant doit effectuer sa demande en complétant le formulaire prévu à cet effet qui se trouve dans son portail Mon ÉTS/Formulaires. Toute absence non justifiée par un motif majeur (maladie certifiée par un billet de médecin, décès d’un parent immédiat, Activité compétitive d’un étudiant appartenant à un club scientifique ou un club sportif d’élite de l’ÉTS ou au programme « Alliance sport étude » ou autre) à un examen entraînera l’attribution de la note zéro (0).



Plagiat et fraude
Les clauses du « Règlement sur les infractions de nature académique de l’ÉTS » s’appliquent dans ce cours ainsi que dans tous les cours du département. Les étudiants doivent consulter le Règlement sur les infractions de nature académique (https://www.etsmtl.ca/docs/ETS/Gouvernance/Secretariat-general/Cadre-reglementaire/Documents/Infractions-nature-academique ) pour identifier les actes considérés comme étant des infractions de nature académique ainsi que prendre connaissance des sanctions prévues à cet effet.  À l’ÉTS, le respect de la propriété intellectuelle est une valeur essentielle et les étudiants sont invités à consulter la page Citer, pas plagier ! (https://www.etsmtl.ca/Etudiants-actuels/Baccalaureat/Citer-pas-plagier).



Documentation obligatoire

Obligatoires

  • Notes de cours sur le site du cours

Optionnelles

  • Notes de cours reprographiées (en vente à la Coop).

 




Ouvrages de références

Optionnelles

GONZALES, R. & R. WOODS, Digital Image Processing. 4nd Edition, Addison-Wesley, 2018.

J.F. HUGHES, A. VAN DAM, M. McGUIRE, D. F. SKLAR, J. D. FOLEY, S.K. FEINER & K. AKELEY, Computer Graphics: Principles and Practice. Addison-Wesley, 3nd Edition, 2014.

Complémentaires

ANGEL, E., Interactive Computer Graphics: A Top-Down Approach Using OpenGL. 3rd Edition, Addison-Wesley, 2003.

BUSS, S., 3D Computer Graphic: A Mathematical Introduction with OpenGL. Cambridge University Press, Mars 2003.

EFFORD, N., Digital Image Processing: A Practical Introduction Using Java. Addison-Wesley, 2000.HEARN, D. & P., BAKER, Computer Graphics with OpenGL. 3rd Edition, Prentice Hall, 2004.

HILL, F.S., JR., Computer Graphics: Using OpenGL. 2nd edition, Prentice Hall, 2001.

LATHROP, O., The Way Computer Graphics Works. Wiley & Sons, 1997.

WATT, A. & F. POLICARPO, The Computer Image. Addison-Wesley, 1998.




Adresse internet du site de cours et autres liens utiles

Site Moodle du cours GTI411 accessible via votre portail MonETS.




Autres informations

Si jamais vous avez un examen à distance:

Étant donné la situation exceptionnelle dans laquelle nous nous trouvons, veuillez être préparé à répondre à des questions sur papier que vous allez devoir numériser par la suite.  Vous pouvez faire cela à l'aide d'un numériseur (scanner), avec un appareil photo numérique traditionnel, avec l'appareil photo de votre téléphone intelligent (attention à la lisibilité de ce que vous remettrez, n'oubliez pas que si nous n'arrivons pas à bien lire, votre note pourrait en souffrir) - il y a des applications spécifiques qui peuvent vous aider à bien prendre en photo vos travaux et les rendre bien lisibles, préparez-vous en explorant ces dernières.

Il est possible aussi que nous vous demandions de remettre ces documents en .PDF, si vous n'êtes pas familier avec cette technique, pratiquez-la, cela vous évitera un certain stress lors des évaluations qui pourrait nécessiter çela.

Soyez prévoyant et préparez la logistique à l'avance pour maximiser le temps que vous allez consacrer à votre évaluation et diminuer votre stress.