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2bis- Choix d'un systeme de numerisation Imprimer Envoyer
Documentation - Utilisation du Systeme

Les choix qui suivent sont le résultat des nombreux tests effectués et de l'expérience acquise depuis plus de 16 ans sur la plate-forme Morphométrie du MNHN. En l'état actuel des techniques, nous avons retenu cinq systèmes qui nous ont toujours fourni des images bien adaptées aux traitements effectués par le système de mesure d'ApiClass. Nous avons par contre écarté un certain nombre de systèmes pourtant d'usage courant mais qui ne nous ont jamais fourni d'images réellement utilisables avec ApiClass mais également dans toute étude morphométrique en général.


Systèmes de numérisation utilisables avec ApiClass (plus de détails en cliquant sur les liens correspondants) :

Les systèmes retenus sont d'une manière plus générale adaptés aux prises de mesures morphométriques :

  1. les systèmes d'acquisition à caméras vidéo ou numériques montés sur microscopes.
  2. caméras vidéo ou numériques montées sur des macroscopes et stéréomicroscopes après vérification de l'absence de distorsions optiques pour ces derniers.
  3. les scanners pour diapositives. Ces derniers ont été testés en raison de leur définition et de leur contraste excellents. Leur prix relativement modéré par comparaison avec les systèmes précédents les rend particulièrement attractifs.
  4. Appareils photographiques numériques de type Reflex
  5. caméras montées sur des statifs macroscopiquesavec optiques et accessoires macroscopiques.

Systèmes de numérisation inutilisables avec ApiClass et d'une manière générale déconseillés en morphométrie (plus de détails en cliquant sur les liens correspondants) :

  1. scanners à plat en raison de leur mauvais contraste et de leur faible définition finale pour des ailes de taille inadaptées.
  2. appareils photographiques numériques de type "bridge" à cause de leurs déformations optiques.


Caméras vidéos et numériques

Les caméras se fixent sur les dispositifs optiques comme les microscopes, stéréomicroscopes, macroscopes, ou sur des dispositifs macrophotographiques montés sur statifs (soufflets, bagues allonges etc.) à la place des boîtiers photographiques. Elles se connectent sur les ordinateurs par l'intermédiaire de cartes SCSI ou directement sur les ports USB. Leur utilisation nécessite soit la présence de logiciels spécifiques soit l'utilisation de logiciels de dessins "bitmap" comme Adobe Photoshop ou son pendant libre "The Gimp". ApiClass gère les images quelles soient en niveaux de gris ou en couleurs. La couleur permet de mieux cerner les limites des nervures qui sont à la fois plus sombres et colorées différemment de la membrane alaire.

Les appareils reflex numériques peuvent être utilisées à la place des caméras à condition de disposer des adaptateurs spécifiques. Ces adaptateurs permettent de fixer les boitiers sur les dispositifs optiques. Les objectifs du système reflex ne sont donc pas utilisés. Les boîtiers se fixent aux adaptateurs par l'intermédiaire de bagues également spécifiques.

Les caméras vidéos sont maintenant relativement anciennes. Leur définition peut sembler relativement faible (768 x 576 soient 442 368 pixels). Cette définition correspond au standard européen, les caméras aux standard NTSC ont une définition plus faible (640 x 480) parfois un peu juste. Les images 768x576 obtenues sont d'une qualité largement suffisante pour la grande majorité des applications morphométriques. Cette résolution est inférieure bien que relativement proche de la résolution maximale effective obtenue avec les scanners pour diapositives.

Le grandissement final dépend de l'ensemble de la chaîne optique : objectif + adaptateur + caméra. Si d'une manière générale, le grandissement apparent augmente avec la définition de la caméra, la taille du capteur de la caméra intervient également. C'est pourquoi toute décision d'équipement comprenant une caméra vidéo ou numérique doit s'appuyer sur des tests grandeur nature avec des ailes de tailles extrêmes représentatives des populations étudiées.

les bagues adaptatrices qui servent à fixer les caméras sur les systèmes optiques permettent dans certains cas de réduire ou d'augmenter le grandissement final. L'amplitude est cependant faible, en général comprise entre 0,5x et 2x.


Systèmes d'acquisition microscopiques

Les microscopes sont les systèmes les plus faciles à utiliser et fournissent des images d'excellente qualité à condition que l'intégralité du système optique soit correctement réglé et notamment l'ensemble éclairage-condenseur (voir comment réaliser un éclairage de Köhler dans la documentation du microscope). Les microscopes à platine tournante, dits microscopes de géologie, permettent une orientation aisée de la préparation

Le point le plus important est la qualité de l'optique et notamment des objectifs. Eviter les objectifs de "récupération" et préférer les objectifs adaptés à la marque et au modèle du microscope utilisé. En cas de doute voir la rubrique comment tester l'absence de distorsion optique. Les objectifs adaptés à la taille des ailes d'ouvrières d'abeilles sont à faible grandissement, inférieur à 4x. Le grandissement nécessaire dépend du type et de la définition de la caméra utilisée. Les meilleurs résultats sont obtenus avec des objectifs à très faible grandissement (1x ou 2,5x), mais ils sont parfois difficiles à se procurer et nécessitent des condenseurs spéciaux dans certains cas. Ils sont souvent assez cher. D'une manière générale le choix d'un système microscopique doit se restreindre aux quelques marques réputées, allemandes ou japonaises. Les modèles même de "bas de gamme" se paient alors au prix fort. Les systèmes utilisant un microscope, stéréomicroscope ou macroscope sont les plus chers des systèmes testés ici.

Ne pas oublier que le grandissement final dépend également de la caméra utilisée. Il est donc fortement conseillé de procéder à des essais préalables avant d'acheter les divers élements d'un tel système d'acquisition !

Ci-dessous une image d'aile obtenue avec une caméra vidéo - 768 x 576 pixels donc avec une résolution faible par rapport aux images obtenues avec les autres systèmes - montée sur un microscope LEITZ Orthoplan avec un objectif 1x. En vignette l'agrandissement de la partie gauche de la cellule cubitale. La faible résolution à pour conséquence une légère imprécision de la marge des nervures. Mais le contraste est particulièrement élevé.


Systèmes d'acquisition stéréomicroscopes ou macroscopiques

Les stéréomicroscopes (ou loupes binoculaires) sont souvent utilisées pour obtenir des images d'ailes ou de petits objets. Ce ne sont pourtant pas les meilleurs systèmes. L'éclairage est parfois difficile à réaliser et seul les dispositifs d'éclairage par transparence (diascopiques) sont utilisables. L'éclairage épiscopique provoque l'apparition d'ombres portées qui contribuent à affaiblir les limites des nervures. Par ailleurs, les stéréomicroscopes souffrent plus que les microscopes d'aberrations optiques chromatiques et géométriques (distorsions), particulièrement aux faibles grandissements. Pour s'assurer de l'absence de distortion voir la rubrique comment tester l'absence de distortion optique. Les tests réalisés sur la plate-forme Morphoémtrie du MNHN ont montré que l'utilisation de stéréomicroscope augmente l'erreur de mesure de manière nettement perceptible. Pour autant ces systèmes fournissent - à condition que l'optique soit de bonne qualité, ce qui est le cas général pour les modèles de moyenne et de haut de gamme des marques les plus réputées - des images qui peuvent être utilisées avec ApiClass. L'augmentation de l'erreur de mesure peu cependant se traduire par des instabilités dans les affectations calculées par ApiClass.

Il n'en va pas de même avec les macroscopes qui sont des loupes binoculaires avec des optiques beaucoup mieux corrigées des aberrations optiques. Les objectifs sont souvent apochromatiques, c'est à dire corrigés sur l'ensemble du spectre de couleurs et non sur seulement deux couleurs comme dans le cas des objectifs achromatiques. Nous avons testé et utilisé couramment le seul modèle Z6 de LEICA qui possède de base un système d'éclairage diascopique et en option un éclairage annulaire optionnel à leds. Les images sont excellentes, avec un contraste très proche de celui obtenu avec un microscope.

Les stéréomicroscope (= loupes binoculaires) fournissent des images moins bien contrastées et d'une moins bonne planéité : nous leur préfèrons des systèmes de photographie macroscopique à soufflets et optiques macro de bonne qualité (pas de zooms dont la planéité est insuffisante) ou des « macroscopes » spécialisés comme la loupe Z6 de Leica. Tous ces dispositifs ont l'inconvénient de nécessiter l'adjonction d'une caméra vidéo ou numérique avec leur éventuelle carte d'acquisition. Le prix de ces ensembles est très vite prohibitif.


Scanners pour diapositives

Ils fournissent des images très fines et contrastées avec une excellente définition. Prévus pour la reproduction plein champ des diapositives 35 mm (champ = 24 x 36 mm) ils se révèlent bien adaptés aux dimensions des ailes d'ouvrières et des sexués. Leur prix est voisin de 1000 € pour les modèles les plus performants qui comprennent un adaptateur pour préparations microscopiques. Le principal problème est en effet l'adaptation de ces scanners à l'utilisation de préparations microscopiques. Les modèles dépourvus d'adaptateurs pour préparations devront impérativement avoir une insertion horizontale ou pouvoir fonctionner couchés. Les préparations microscopiques doivent en effet rester à plat.

Nous utilisons sur la plate-forme Morphométrie du MNHN un scanner NIKON Coolscan V dont la taille maximale des images d'ailes d'ouvrières sans interpolation est de 1100 x 700 pixels en moyenne. Cette définition correspond à la totalité du champ 24 x 36. Pour une aile d'abeille de taille moyenne et compte tenu de l'absence de grossissement optique propre des scanners pour diapositives, la région d'intérêt aura une taille moyenne d'environ 1100 x 700 pixels à la résolution maximale et toujours sans interpolation.Cette définition est plus que suffisante : les images ci-dessous parlent d'elles-mêmes. Ce type de scanner permet l'utilisation (moyennant un supplément de prix conséquent) d'un adaptateur pour préparations microscopiques. Nous n'avons pas pu tester d'autres modèles ou d'autres marques. Vérifier avant tout achat que le modèle de votre choix permette l'insertion horizontale des préparations, qu'elles ne peuvent pas bouger dans l'appareil et que les dimensions sont compatibles avec les dimensions des lamelles (attention aux déplacements des ailes quand la préparation est mise en place dans le scanner).

Ci-dessous une image d'aile obtenue avec un scanner pour diapositives (taille réelle : 1272 x 773 pixels). En vignette l'agrandissement de la partie gauche de la cellule cubitale. A noter le contraste élevé et l'excellente définition. Les réglages utilisés sont ceux de l'appareil en mode automatique. Les nervures sont beaucoup mieux rendue qu'avec une caméra vidéo : noter que la périphérie est plus dense que le centre des nervures. Le traitement des images par le système de mesure devra être différent de celui utilisé avec les image microscopiques avec caméra vidéo.



Appareils Reflex numériques

Les appareils photos Reflex numériques récents commencent à étoffer leur gamme d'objectifs macro. Certaines marques proposent des objectifs à fort grossissement permettant de prendre une image d'aile plein champ. Sinon il reste toujours possible d'utiliser les (bonnes) ficelles de la macrophotographie comme l'inversion d'objectif : consulter les ouvrages spécialisés sur la macrophotographie. Compte tenu de la définition élevée des Reflex numériques, leurs images devront être réduites pour pouvoir être traitées par ApiClass. Voir la rubrique cadrage et taille des images.

La disparition progressive de la photo argentique fait qu'on retrouve actuellement de l'excellent matériel macrophotographique à des prix raisonnables. Comme toujours, tester avec des mires et du papier millimétré l'absence de déformation voir la rubrique correspondante. Les conseils utiles sont ceux habituels en macrophotographie : ils sont mentionnés ci-dessous à propos des statifs macrophotographiques.


Statifs macrophotographiques

L'équipement macrophotographique performant des anciens reflex argentiques peut être utilisé pour faire de l'acquisition d'image avec une excellente qualité. On peut recycler ainsi ses objectifs macro, bagues allonges et autres soufflets. Un statif est pratiquement indispensable pour garantir une bonne perpendicularité de l'appareil par rapport à l'objet et une bonne stabilité de l'ensemble sans bougé. Ici encore il conviendra de favoriser un éclairage par transparence pour éviter les ombres portées ou d'employer un flash ou tout autre dispositif d'éclairage annulaire.


Scanners à plat (systèmes inutilisables avec ApiClass)

Tous nos essais avec plusieurs modèles scanners à plat avec une bonne résolution optique (jusqu'à 3200 dpi) se sont révélés très peu satisfaisants En cause avant tout l'éclairage qui donne des contrastes mal adaptés aux prises de mesures - même manuelles - et d'une manière générale une définition insuffisante : la taille des ailes est trop petite en regard de la surface scannée. Ici comme avec tous les autres scanners, y compris pour diapositives, il convient de ne pas utiliser l'interpolation qui n'est qu'une augmentation artificielle de la définition et n'a de justification que commerciale.

Les images produites par ces scanners ne permettent pas d'obtenir des mesures utilisables en morphométrie et sont inutilisables avec le système de mesure d'ApiClass. Les prétraitements réalisés par ApiClass dans le cas d'images difficiles ont permis dans certains cas d'obtenir des mesures qui étaient entachées de bruit. D'autres essais réalisées manuellement par des opérateurs entrainés ont montré que l'erreur de mesure augmente considérablement par rapport à des images obtenues avec un microscope ou un scanner pour diapositives. A nos yeux ces systèmes, pourtant souvent employés en apiculture, ne sont pas satisfaisants. Les mesures réalisées manuellement ou automatiquement sont fortement bruitées et leur utilisation ne peut que dégrader fortement la validité des discriminations et donc des affectations.

ci-dessous des images d'ailes obtenues avec un scanner à plat avec 3 résolutions optiques croissantes (du haut vers le bas : 1200, 1600 et 3200 dpi, sans interpolation). En vignettes les agrandissements de la partie gauche de la cellule cubitale. Notez les ombres portées particulièrement visibles à 1200 dpi.

1200 1600 3200

Appareils photographiques numériques compacts de type "bridge" (systèmes inutilisables avec ApiClass)

Ces appareils sont le plus souvent équipés d'une optique zoom avec une position dite "macro". Même si les photographies obtenues semblent souvent très "satisfaisantes à l'oeil", les optiques employées ne sont pas adaptées à la numérisation en morphométrie. Cette remarque s'applique à notre connaissance à l'ensemble des modèles indépendamment de leur prix et de la réputation de leur(s) fabriquant(s). Les objectifs qui équipent ces modèles compacts sont trop généralistes pour offrir une position macro qui soit indépendante de toute déformation optique. La qualité apparente des images obtenues avec certains modèles ne doît pas faire illusion : le critère n'est pas esthétique mais métrologique. Pour le vérifier voir la rubrique comment tester l'absence de distortion optique. Facteur aggravant, beaucoup de ces appareils ont une position macro bloquée sur une focale courte (position "grand angle"). Les déformations qui en résultent sont bien connues notamment en architecture ou avec des portraits. L'exagération de l'effet de perspective provoque des déformations des proportions des sujets qui rendent ces appareils totalement inutilisables en morphométrie. Si le choix doit se porter sur un appareil photographique argentique ou numérique, seuls les appareils reflex équipés d'objectifs macro spécialisés conviennent.

Mise à jour le Jeudi, 30 Octobre 2008 02:59
 
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