Traitement d'images en Java

Mohamed Slim

Cet article est destiné aux développeurs Java qui souhaitent écrire des applications permettant de faire du traitement d'images en Java avec l'API Java 2D.
Pour comprendre les notions présentées dans cet article, une connaissance préalable de l'API SWING est un minimum requis.
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- Titre : Traitement d'images en Java

- Auteur : Mohamed Slim

- Parution : 3 juillet 2010

- Mise à jour : 6 janvier 2020

- Licence :

Sommaire

- I. Introduction

- I-A. Image numérique

- I-A-1. Image vectorielle

- I-A-2. Image matricielle

- I-B. Traitement d'images

- II. Traitement d'images en Java

- II-A. Introduction

- II-B. Java2D

- II-B-1. Fonctionnalités

- II-B-2. Architecture de l'API

- III. Étude de cas

- III-A. Présentation de l'application

- III-B. Architecture

- IV. Implémentation

- IV-A. Construction des menus

- IV-B. Lecture d'un fichier image en local

- IV-C. Affichage des images

- IV-D. Création d'images

- IV-E. Traitement sur les images

- IV-E-1. Réduire la taille de l'image

- IV-E-2. Récupérer les pixels de l'image

- IV-E-3. Modifier la couleur des pixels de l'image

- IV-E-4. Binarisation de l'image

- IV-E-5. Convolution mathématique

- IV-F. Enregistrement d'une image

- V. Liens utiles

- VI. Conclusions

- VII. Remerciements

I - Introduction

I-A - Image numérique

Les images que vous affichez sur votre écran, que vous créez ou modifiiez avec votre logiciel de dessin comme Photoshop ou Gimp, sont en fait stockées sur votre ordinateur sous forme binaire (suite de 0 et de 1). Elles sont appelées de ce fait des images numériques.
Ces images sont divisées en deux types : les images matricielles et les images vectorielles.

I-A-1 - Image vectorielle

D'après Wikipédia, une image vectorielle (ou image en mode trait), en informatique, est une image numérique composée d'objets géométriques individuels (segments de droite, polygones, arcs de cercle, etc.) définis chacun par divers attributs de forme, de position, de couleur, etc.
Elle se différencie de cette manière des images matricielles (ou « bitmap »), dans lesquelles on travaille sur des pixels.
Ces images peuvent être créées avec des logiciels spécifiques comme Adope Flash ou Adope Illustrator.
Il existe de nombreux formats de fichiers vectoriels, parmi lesquels, on peut citer : .SVG, .DXF ou .DWG.

I-A-2 - Image matricielle

Une image matricielle ou bitmap est représentée, comme son nom l'indique, par une matrice de points (un tableau à deux dimensions).Ces points sont appelés des pixels.
Le nom pixel provient du terme anglais PICture ELement qui signifie le plus petit élément de l'image qui peut être manipulé par le matériel et les logiciels d'imageries ou d'impression.
En fait, vos fichiers d'extension .bmp, .jpg, .gif, .png sont des fichiers d'images bitmap.
Lorsque vous zoomez une image bitmap comme le montre la figure ci-dessous, vous pouvez identifier ces points coloriés à cause de l'effet aliasing (ou crénelage) qui apparaitront lors d'une faible résolution.

Chaque pixel (abrégé px) admet une couleur et est approximativement rectangulaire.
Les couleurs de l'image peuvent être codées suivant une palette, comme pour le format GIF, ou peuvent aussi être codées dans l'espace de couleur RVB (ou RGB en anglais pour Red, Green, Blue) où chaque couleur est représentée par trois couleurs fondamentales Rouge (Red) Vert (Green) et Bleu (Blue).
Vous pouvez consulter cette page pour obtenir le codage sur trois octets de vos couleurs préférées.
Les axes de l'image sont orientés de la façon suivante :

Chaque pixel est repéré par ses coordonnées x et y.
Avant d'enregistrer une image, il faut lui attribuer un format de stockage comme le format .jpg ou .bmp.
Chaque format utilise un algorithme de compression qui peut être avec perte ou sans perte.
Parmi ces algorithmes, on peut citer LZW, RLE, etc.
Pour plus d'informations sur les images numériques, vous pouvez consulter ce lien.

I-B - Traitement d'images

Le traitement d'images est l'ensemble des opérations qui entrainent la modification des images numériques.
Ces modifications portent généralement sur la couleur des pixels.
Plusieurs techniques sont utilisées pour manipuler ces données, le but étant l'amélioration de ces données afin d'obtenir une plus grande lisibilité de l'image.
On trouve plusieurs logiciels gratuits ou payants spécifiques pour le traitement des images matricielles ou vectorielles. On peut citer Adope Photoshop pour le traitement des images bitmap.

II - Traitement d'images en Java

II-A - Introduction

Java est un langage de programmation multiplateforme connu par la richesse de ses API et par sa portabilité.
À la base, Java été conçu pour écrire des pages Web dynamiques intégrant des applets, chez le client, qui communiquent avec des Servlets sur les serveurs.
Cette orientation vers le Web a changé grâce à la multitude des classes Java (3780 classes dans Java SE 6). On peut trouver dès lors des applications de bureau ou d'autres destinées pour les PDA écrites en Java.
Java est présent aussi dans le domaine de l'infographie. C'est grâce à son API Java 2D qu'on peut écrire des logiciels de traitement et d'analyse d'images performants comme imageJ qui est riche en fonctionnalités et utilisable sur différents systèmes d'exploitation.

II-B - Java2D

II-B-1 - Fonctionnalités

Java 2D est une API composée par un ensemble de classes destinées à l'imagerie et à la création de dessins 2D.
Elle permet de :

- dessiner des lignes, des rectangles et toute autre forme géométrique ;

- replisser les formes par des couleurs unies ou en dégradés et lui ajouter des textures ;

- ajouter du texte, lui attribuer différentes polices et contrôler son rendu ;

- dessiner des images, éventuellement en effectuant des opérations de filtrage.

Dans cet article on va traiter la partie imagerie de l'API comme on va voir les différentes fonctions fournies pour faire le traitement d'images.

II-B-2 - Architecture de l'API

Pour travailler avec les images sous Java 2D, il faut connaitre deux classes importantes de l'API :

1. java.awt.Image :
c'est la super classe fournie dans la JDK depuis sa version 1.0. C'est une classe abstraite qui permet de représenter les images sous forme d'un rectangle de pixels.
La restriction de cette classe est qu'elle ne permet pas d'accéder aux pixels. Elle est donc inadaptée pour le traitement d'images.

2. java.awt.image.BufferedImage :
Ajoutée à la JDK depuis sa version 2. Elle hérite de la classe Image et implémente ses interfaces pour permettre d'examiner l'intérieur des images chargées et travailler directement sur ses données. On peut donc à partir d'un objet BufferedImage, récupérer les couleurs des pixels et changer ses couleurs. Comme son nom l'indique, BufferedImage est une image tampon. Cette classe gère l'image dans la mémoire et fournit des méthodes pour l'interprétation des pixels. Si on veut faire du traitement d'images, il faut donc travailler avec des objets BufferedImage. Comme le montre la figure suivante, un objet BufferedImage est composé de deux parties :

- java.awt.image.ColorModel :
cette classe définit la façon d'interpréter les couleurs. Le ColorModel est capable de traduire les valeurs des données provenant du Raster en objet java.awt.Color.

- java.awt.image.Raster :
elle contient les données de l'image et peut les représenter comme un tableau de valeurs de pixels. Aussi, elle maintient les données de l'image dans la mémoire et fournit des méthodes pour accéder à des pixels spécifiques au sein de l'image. Modifier les données d'une image et en créer d'autres instances.

Pour plus d'informations sur l'API Java2D, vous pouvez consulter ce lien https://docs.oracle.com/javase/7/docs/technotes/guides/2d/spec/j2d-intro.html.

III - Étude de cas

III-A - Présentation de l'application

Cette application est un logiciel écrit en Java permettant d'appliquer certaines opérations sur les images bitmap.
Elle permet de :

- lire des fichiers images et les afficher sur l'écran ;

- enregistrer des images après modification sur le disque ;

- appliquer un ensemble de filtres comme :

- rendre l'image en niveau de gris ou binarisation de l'image,

- assombrir les couleurs des pixels,

- ajouter un effet de brillance. Appliquer certains filtres linéaires,

- zoomer / dézoomer l'image.

J'ai écrit cette application spécialement pour cet article, donc vous pouvez télécharger le code et l'améliorer suivant vos besoins.
L'application supporte seulement le format .jpg, vous devez donc modifier le code pour pouvoir gérer d'autres formats.
Pour comprendre les codes présents dans la partie qui suit, une connaissance de l'API SWING est nécessaire notamment la partie programmation par délégation et la gestion des événements.

III-B - Architecture

L'application est composée de deux classes :
Classe Cadre :
cette classe représente la fenêtre principale de l'application.
Le constructeur de cette classe permet de créer trois menus :

- le menu « Fichier » contient un sous-menu « Ouvrir » qui permet d'ouvrir un fichier image stocké sur le disque et un deuxième sous-menu « Enregistrer » qui permet d'enregistrer une image sur le disque après modification ;

- le menu « Filtre » contient cinq sous-menus qui présentent les principaux traitements applicables sur les images chargées depuis le disque ;

- le menu « Retailler » quant à lui, contient le sous-menu « Zoomer » et « Dézoomer » permettant respectivement comme le nom de chacun l'indique d'agrandir ou de réduire la taille de l'image chargée.

Classe PanDessin :
Cette classe dérive de JPanel. Elle présente le panneau où seront affichées les images chargées par l'application.
Elle admet un attribut unique monImage de type BufferedImage qui présente à tout moment l'image chargée affichée dans le panneau.
Cette classe présente le cœur de l'application. Ses méthodes permettent de modifier les images.

BufferedImage monImage = null;

protected void reduireImage(){
}
protected void agrandirImage(){
}
protected void imageConvolue(){
}
protected void imageEclaircie(){
}
protected void imageSombre(){
}
protected void imageBinaire(){
}
protected void imageEnNiveauGris(){
}
protected void modifierImage(){
}
protected void ajouterImage(File fichierImage){
}
protected BufferedImage getImagePanneau(){
}
protected void enregistrerImage(File fichierImage){
}

IV - Implémentation

IV-A - Construction des menus

Les opérations de traitement sont déclenchées suite aux appuis sur la commande correspondante dans la barre de menus.
Par exemple si vous voulez ouvrir une image comme une opération de début, il faut sélectionner le menu « Fichier » et cliquer ensuite sur le sous-menu « Ouvrir » et de la même façon pour les autres opérations.
La création du menu doit se faire dans le constructeur de la classe Cadre :

public Cadre()
{
setJMenuBar(menuBar);
menuBar.add(fichierMenu);
fichierMenu.setText("Fichier");
fichierMenu.add(ouvrirMenu);
ouvrirMenu.addActionListener((ActionListener)this);
ouvrirMenu.setText("ouvrir");

fichierMenu.add(enregistrerMenu);
enregistrerMenu.addActionListener((ActionListener)this);
enregistrerMenu.setText("enregistrer");

menuBar.add(filtreMenu);
filtreMenu.setText("Filtre");

filtreMenu.add(niveauGrisMenu);
niveauGrisMenu.addActionListener((ActionListener)this);
niveauGrisMenu.setText("niveau de gris");

filtreMenu.add(binarisationMenu);
binarisationMenu.addActionListener((ActionListener)this);
binarisationMenu.setText("binarisation");

filtreMenu.add(assombrirMenu);
assombrirMenu.addActionListener((ActionListener)this);
assombrirMenu.setText("assombrir");

filtreMenu.add(brillanceMenu);
brillanceMenu.addActionListener((ActionListener)this);
brillanceMenu.setText("brillance");

filtreMenu.add(convolutionMenu);
convolutionMenu.addActionListener((ActionListener)this);
convolutionMenu.setText("convolution");

menuBar.add(retaillerMenu);
retaillerMenu.setText("retailler");

retaillerMenu.add(agrandirMenu);
agrandirMenu.addActionListener((ActionListener)this);
agrandirMenu.setText("agrandir");

retaillerMenu.add(reduireMenu);
reduireMenu.addActionListener((ActionListener)this);
reduireMenu.setText("reduire");

// ajouter le panneau de dessin
getContentPane().add(panneau);
}

La dernière instruction du constructeur permet d'associer un objet de la classe PanDessin à l'objet Cadre, ce qui permet d'ajouter un panneau à notre fenêtre. Ce panneau sera ensuite la zone d'affichage des images.
Selon le principe de programmation par délégation, un appui sur l'un des sous-menus fait appel à la méthode actionPerformed() :

public void actionPerformed(ActionEvent)

Selon le sous-menu sélectionné, cette méthode fait appel à la méthode correspondante dans la classe PanDessin.

public void actionPerformed(ActionEvent cliqueMenu)
{
if (cliqueMenu.getSource().equals(ouvrirMenu))
{
// ouvrir une image
[...]
panneau.ajouterImage(..chemin du fichier image..) ;
}
else if (cliqueMenu.getSource().equals(enregistrerMenu))
{
// enregistrer une image
[...]
panneau.enregistrerImage(fichierEnregistrement);
}
else if (cliqueMenu.getSource().equals(niveauGrisMenu))
{
// Changer l'image en niveaux de gris
panneau.imageEnNiveauGris();
}
else if (cliqueMenu.getSource().equals(brillanceMenu))
{
// Éclaircir l'image
panneau.imageEclaircie();
}
else if(cliqueMenu.getSource().equals(assombrirMenu))
{
// Rendre l'image plus sombre
panneau.imageSombre();
}
else if (cliqueMenu.getSource().equals(binarisationMenu))
{
// Rendre l'image binaire
panneau.imageBinaire();
}
else if (cliqueMenu.getSource().equals(convolutionMenu))
{
// Faire la convolution mathématique suivant un masque donné
panneau.imageConvolue();
}
else if (cliqueMenu.getSource().equals(agrandirMenu))
{
// Agrandir l'image
panneau.agrandirImage();
}
else if (cliqueMenu.getSource().equals(reduireMenu))
{
//réduire la taille de l'image
panneau.reduireImage();
}
}

IV-B - Lecture d'un fichier image en local

La méthode ajouterImage() de la classe PanDessin permet de lire un fichier image. Elle prend en paramètre un objet de type java.io.File qui correspond au fichier image :

protected void ajouterImage(File fichierImage)
{
// lire l'image
monImage = ImageIO.read(fichierImage);

// Appel à repaint pour activer l'affichage du panneau et visualisation
// de l'image sur la surface du panneau.
repaint();
}

L'objet fichierImage est un objet de la classe java.io.File. On peut obtenir cet objet grâce au constructeur de la classe File qui prend en paramètre le chemin du fichier.

File fichierImage = new File("C:\\duke.jpg"));

La méthode statique read() de la classe ImageIO permet de charger une image en mémoire depuis ce fichier en lui associant un objet BufferedImage. Cette méthode attend que l'image soit entièrement chargée avant de retourner l'objet BufferedImage.
ImageIO est une classe du paquetage javax.imageio.
Ce paquetage contient les classes de base et les interfaces pour la gestion des fichiers images. On trouve les classes suivantes :

- ImageIO : pour décrire le contenu des fichiers images y compris les métadonnées ;

- ImageReader, ImageReadParam et ImageTypeSpecifier : pour contrôler le processus de lecture d'image.

- ImageWriter et ImageWriteParam : pour contrôler le processus d'écriture des images ;

- ImageTranscoder : pour faire le transcodage entre les formats ;

- IIOException : pour signaler les erreurs.

Les formats .jpg ou .gif sont des formats externes utilisés pour représenter des images numériques. Pour utiliser ces images en Java, il faut convertir ces formats en un format interne.
Comme on a vu plus haut, cette conversion est faite par les classes du paquetage javax.imageio notamment la classe ImageReader et ImageTranscoder. En fait, les formats supportés sont GIF, PNG, JPEG, BMP, WBMP.

FORMAT

LU

ÉCRIT

JPEG

oui

oui

PNG

oui

oui

BMP

oui

oui

WBMP

oui

oui

GIF

oui

non

La classe ImageIO choisit un lecteur approprié, en fonction du type de fichier. Dans ce but, elle peut consulter l'extension de fichier et le « numéro magique » qui se trouve dans les premiers octets, et qui identifie le format du fichier.
Lorsqu'un lecteur adapté ne peut être trouvé ou si le lecteur ne parvient pas à décoder le contenu du fichier, la méthode read() renvoie null.
D'autres formats comme le format TIFF peuvent être traités par l'installation de fichiers JAR contenant des plug-ins qui une fois installés, permettront qu'un nouveau format sera automatiquement compris, sans aucune modification du code de l'application.
Chaque format d'image a ses avantages et ses inconvénients :

Format

Avantages

Inconvénients

GIF

Supporte les animations et gère les pixels transparents

Ne prend en charge que 256 couleurs

PNG

Compression sans perte. Supportent les images en couleurs réelles (codées sur 24 bits)

Ne supporte pas d'animation

JPG

Idéal pour les images photographiques

Compression avec perte.
N'est pas bon pour les images contenant du texte et toute autre image où les données sont critiques

On peut utiliser la méthode getReaderFormatNames() pour connaitre les formats supportés en lecture :

String names[] = ImageIO.getReaderFormatNames();
for (int i = 0; i < names.length; ++i)
{
System.out.println(" format supporté en lecture :" + names[i]);
}

Ce code retourne uniquement les formats supportés en standard et aucun des plug-ins supplémentaires ne sera mentionné.

IV-C - Affichage des images

Après avoir lu le fichier de l'image avec la méthode read() et obtenu un objet BufferedImage pour la représenter en mémoire, elle peut être maintenant affichée dans notre panneau.
La méthode paintComponent() du panneau est spécialisée dans l'affichage des éléments graphiques qui se trouvent dans la surface du panneau. Cette méthode est automatiquement sollicitée dès que nous avons besoin d'afficher ou de réafficher la fenêtre de l'application.
Nous devons donc passer par cette méthode pour être surs que notre image soit réaffichée au moment du rafraîchissement.

protected void paintComponent(Graphics g)
{
super.paintComponent(g);
if(monImage != null)
g.drawImage(monImage, 0, 0, null);
}

Pour afficher notre image, il faut utiliser la méthode :

drawImage(Image img, int x, int y, ImageObserver observer)

de la classe java.awt.Graphics.

- Le premier paramètre de la méthode doit être de type Image ou un type dérivé. Dans notre cas, l'objet monImage est de type BufferedImage, elle fait référence à l'image en mémoire.

- x et y : présentent les coordonnées du point haut gauche de l'image.

- observer : utilisée pour mettre à jour l'affichage de l'image lors d'un téléchargement d'une façon asynchrone. Ce paramètre n'est pas utilisé lorsque l'on travaille avec des BufferedImage qui utilisent le mode de chargement synchrone. Il peut être à null.

Lors du chargement de l'image, vous pouvez lui imposer une taille, par exemple vous pouvez l'ajuster à la surface du panneau.

g.drawImage(monImage, 0, 0,mon_panneau.getWtith(),mon_panneau.getHeight(), null);

IV-D - Création d'images

Une image peut être dessinée dans la surface d'un panneau, comme elle peut être elle aussi, une surface pour dessiner des formes 2D ou même des images.
On peut dessiner des formes géométriques comme des cercles, des polygones dans une image en utilisant les méthodes de dessin fournies par Java 2D comme fillOval() ou fillPolygon() :

BufferedImage image = new BufferedImage(width_image, height_image, BufferedImage.TYPE_INT_RGB);
// on récupère le contexte graphique de la BufferedImage
Graphics2D g = image.createGraphics();
// la couleur de dessin est le bleu
g.setColor( Color.blue );
// on dessine un cercle rempli de rayon 200 dont le centre est de coordonnées (30,30)
int Rayon = 200 ;
g.fillOval( 50, 50, Rayon, Rayon );
// on libère la mémoire utilisée pour le contexte graphique
g.dispose();

la première instruction permet de créer une image vide. On spécifie ses dimensions et son type. Le type utilisé pour cette image est BufferedImage.TYPE_INT_RGB.
Les pixels d'une image de ce type sont spécifiés par un entier décrivant les valeurs de rouge, de vert et de bleu sans prendre en considération la couche alpha.
Les types d'images indiquent comment les couleurs des pixels sont codés. Vous trouvez une liste des différents types pris en charge par la classe BufferedImage ici.

IV-E - Traitement sur les images

IV-E-1 - Réduire la taille de l'image

En utilisant le menu « Retailler » on peut réduire ou agrandir la taille de l'image.

Il faut donc faire une transformation affinée à l'image.

protected void reduireImage()
{
// créer une nouvelle image qui contient les mêmes données de l'image source, mais ayant //une taille réduite par 2.

BufferedImage imageReduite = new BufferedImage((int)(monImage.getWidth()*0.5),(int)( monImage.getHeight()*0.5), monImage.getType());

// Une transformation affine effectue un changement d'échelle sur l'image.
// On doit spécifier le rapport suivant les axes x et y.
// la valeur 0.5 présente le coefficient de multiplication.

AffineTransform reduire = AffineTransform.getScaleInstance(0.5, 0.5);

// AffineTransformOp effectue une transformation géométrique d'une image source pour produire une image
// destination. Il faut donc faire une interpolation des pixels pour construire l'image cible.
// L'entier AffineTransformOp.TYPE_BICUBIC présente un compromis entre le temps de calcul et les
// performances.

int interpolation = AffineTransformOp.TYPE_BICUBIC;

AffineTransformOp retaillerImage = new AffineTransformOp(reduire, interpolation);

retaillerImage.filter(monImage, imageReduite );

monImage = imageReduite ;

// Appel à repaint pour activer l'affichage du panneau et visualisation
// de l'image sur le panneau après changement
repaint();
}

IV-E-2 - Récupérer les pixels de l'image

Comme indiqué au début de l'article, un objet BufferedImage permet de manipuler les pixels de l'image. Le tableau de pixels de l'image est matérialisé par un objet de type java.awt.image.Raster.
En utilisant un objet instance de cette classe, on peut récupérer les informations sur la couleur des pixels.

Raster tramePixel = monImage.getRaster();
int[] couleurRGB = new int[3];
System.out.println("teinte rouge = "+couleurRGB[0]);
System.out.println("teinte verte = "+couleurRGB[1]);
System.out.println("teinte bleu = "+couleurRGB[2]);

La couleur du pixel renvoyée est stockée dans le tableau couleurRGB de taille 3.
La première case contient la valeur de la composante rouge, la deuxième pour la composante verte et la dernière case pour la teinte bleue.
Dans notre cas, on a une connaissance préalable du type d'image qui est de type BufferedImage.TYPE_INT_RGB , c'est-à-dire que le modèle de couleur est RGB sans transparence.

Que fait-on alors si on ne connait pas le type de l'image et le modèle de couleur utilisé ?

C'est ici qu'intervient la classe ColorModel qui est une composante de la classe BuferedImage et qui permet de représenter le modèle de couleur utilisé pour chaque image. Ainsi, une manière de faire est d'utiliser la méthode getDataElements() qui retourne la couleur du pixel sans vous charger de spécifier le modèle de couleur utilisé.
Une nouvelle version du code précédent devient :

Raster tramePixel = monImage.getRaster();
ColorModel modeleCouleur = monImage.getColorModel();
Object objCouleur   = tramePixel.getDataElements(x, y, null);
System.out.println("teinte rouge = "+ modeleCouleur.getRed(objCouleur));
System.out.println("teinte verte = "+ modeleCouleur .getGreen(objCouleur)) ;
System.out.println("teinte bleue  = "+ modeleCouleur.getBlue(objCouleur));

IV-E-3 - Modifier la couleur des pixels de l'image

Cependant, si on veut changer les couleurs de pixels, cette fois-ci il faut utiliser un objet de type WritableRaster.
Comme son nom l'indique, cette classe étend la classe Raster :
+--java.awt.image.Raster +--java.awt.image.WritableRaster
Une manière de faire est d'utiliser cette fois-ci la méthode setDataElements() à la place de la méthode getDataElements() pour la modification des pixels.

int xPixel = 100 ;
int yPixel = 100 ;
WritableRaster trameModifiable = monImage.getRaster();
ColorModel modèleCouleur = monImage.getColorModel();
int rgb = Color.white.getRGB();
Object couleurBlanc = modèleCouleur.getDataElements(rgb, null);
// le pixel qui se trouve à la position (100,100) va prendre la couleur blanche
trameModifiable.setDataElements(xPixel, yPixel,  couleurBlanc);

IV-E-4 - Binarisation de l'image

Une image binaire est composée de pixels ayant uniquement l'une des deux couleurs noir ou blanc. Théoriquement, il y a plusieurs méthodes pour rendre une image binaire.

Si on travaille avec la méthode de seuillage simple, la valeur de chaque pixel P(x, y) est comparée à un seuil S et si cette valeur est supérieure à S, le pixel prend la valeur 1 (noir), sinon il prend la valeur 0 (blanc).
En travaillant avec des BufferedImage, on peut rendre une image binaire on utilisant tout simplement le type BufferedImage.TYPE_BYTE_BINARY.

protected void imageBinaire()
{
BufferedImage imgBinaire = new BufferedImage(monImage.getWidth(), monImage.getHeight(), BufferedImage.TYPE_BYTE_BINARY);
Graphics2D surfaceImg = imgBinaire.createGraphics();
surfaceImg.drawImage(monImage, null, null);
monImage = imgBinaire;

// Appel à repaint pour activer l'affichage du panneau et visualisation
// de l'image sur le panneau après changement
repaint();
}

Par contre, vous pouvez utiliser la méthode de seuillage. En effet, si vous aviez fait ce choix, vous auriez dû faire référence au code permettant de modifier la couleur des pixels présentée en haut. Toutefois, avant de faire la binarisation de l'image, il faut l'avoir modifiée en niveau de gris en utilisant le type BufferedImage.TYPE_BYTE_GRAY pour avoir une seule composante de couleur.

IV-E-5 - Convolution mathématique

Théoriquement, la convolution est le fait d'utiliser une matrice d'entiers appelée aussi masque ou noyau, pour multiplier les valeurs de couleur d'un pixel donné de l'image par ce masque.
Le principe de l'algorithme consiste à amplifier la valeur d'un pixel P et de chacun des n pixels qui l'entourent par la valeur correspondante dans le noyau. Le but est d'additionner l'ensemble des résultats pour que le pixel P prenne la valeur du résultat final.
Je ne suis pas un spécialiste en la matière, mais vous pouvez consulter cet article pour plus de détails sur le sujet.
Le masque qu'on va utiliser est de taille 3x3.

float[ ] masqueFlou =
{
0.1f, 0.1f, 0.1f,
0.1f, 0.2f, 0.1f,
0.1f, 0.1f, 0.1f
};

Il permet de rendre l'image floue comme le montre la figure suivante :

La méthode utilisée pour ce filtre est imageConvolue() :

protected void imageConvolue()
{
BufferedImage imageFlou = new BufferedImage(monImage.getWidth(),monImage.getHeight(), monImage.getType());
float[ ] masqueFlou =
{
0.1f, 0.1f, 0.1f,
0.1f, 0.2f, 0.1f,
0.1f, 0.1f, 0.1f
};

Kernel masque = new Kernel(3, 3, masqueFlou);
ConvolveOp opération = new ConvolveOp(masque);
opération.filter(monImage, imageFlou);
monImage = imageFlou;

// Appel à repaint pour activer l'affichage du panneau et visualisation
// de l'image sur le panneau après changement

repaint();
}

L'opération de multiplication ou plus précisément la convolution mathématique est réalisée par un objet de la classe ConvolveOp. Si vous voulez appliquer d'autres opérations comme la segmentation, l'estompage ou le gradient, vous devez tout simplement modifier les coefficients de la matrice de convolution définis par la variable float[ ] masqueFlou.

float[ ] masqueGradientX =
{
-1f, 0f, 1f ,
-2f, 0f, 2f ,
-1f, 0f, 1f
};
float[ ] masqueGradientY =
{
1f, 2f, 1f,
0f, 0f, 0f,
-1f, -2f, -1f
};

Par exemple pour obtenir le gradient de Sobel, vous pouvez utiliser le masque ci-dessus.

IV-F - Enregistrement d'une image

Finalement, notre image source définie par un objet BufferedImage qu'on a obtenu déjà à partir d'un fichier sur le disque a subi différentes transformations.
On peut donc conclure que les données de l'image source sont modifiées et que son tableau de pixels (trame) stocké dans la mémoire a changé de valeurs. On obtient alors une image affichée sur la surface du panneau différente de l'image initialement chargée.
Il faut donc penser à enregistrer cette nouvelle image localisée dans la mémoire sur le disque.
Une manière de le faire consiste à créer une image à partir de la surface du panneau (objet de PanDessin) et enregistrer cette image dans un format donné. Pour créer cette image, on utilise la méthode getImagePanneau() :

protected BufferedImage getImagePanneau()
{
// récupérer une image du panneau
int width  = this.getWidth();
int height = this.getHeight();
BufferedImage image = new BufferedImage(width, height,  BufferedImage.TYPE_INT_RGB);
Graphics2D g = image.createGraphics();
this.paintAll(g);
g.dispose();
return image;
}

Par la suite, on fait appel à la méthode enregistrerImage() qui permet d'écrire cette image sur le disque en utilisant la méthode statique write() de la classe ImageIO.

protected void enregistrerImage(File fichierImage)
{
String format ="JPG";
BufferedImage image = getImagePanneau();
ImageIO.write(image, format, fichierImage);
}

Comme pour la lecture des fichiers images, il faut connaitre les formats supportés en écriture par la classe ImageIO.
Pour récupérer ces formats, on peut utiliser la méthode getWriterFormatNames() :

String[] names = ImageIO.getWriterFormatNames();
for (int i = 0; i < names.length; ++i)
{
System.out.println ("format supporté en écriture : " + names[i]);
}

Cette méthode retourne uniquement les formats supportés en standard et aucun des plug-ins supplémentaires ne sera mentionné.
Avec ce dernier paragraphe, qui traite l'enregistrement d'image en Java 2D, on arrive à la fin de la présentation de l'application à travers laquelle j'ai essayé d'exploiter les fonctionnalités de l'API Java 2D fournies pour le traitement d'images. D'autres méthodes dans le code de l'application n'ont pas été mentionnées vu qu'il s'agit des mêmes traitements expliqués plus haut avec une élémentaire modification dans le code.

V - Liens utiles

- Documentation de l'API

- Écrire des plug-ins pour de nouveaux formats

- Guide de l'API Java 2D

- Partie Image de la FAQ GUI

- Partie listener de la FAQ GUI

VI - Conclusions

Dans cet article, j'ai présenté différentes fonctionnalités de l'API Java 2D pour le traitement d'images.
J'ai expliqué le code d'une application fenêtrée qui permet de faire plusieurs opérations sur les images bitmap comme la lecture, l'enregistrement, l'application de filtres et le dimensionnement.
Pour terminer, il faut dire que le traitement d'images en Java n'est pas limité aux services de l'API Java 2D, mais les dépasse pour utiliser l'API Java Advanced Image ou couramment JAI, qui étend les services offerts par Java 2D tout en étant compatible avec celle-ci.

VII - Remerciements

Je tiens à remercier la rubrique Java de Developpez.com et son responsable Ricky81.
Je remercie aussi Jacques THERY pour la relecture orthographique de l'article.