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\documentclass[a4paper,10pt]{article}
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% \listfiles % pour le debug
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\usepackage[french]{babel}
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\usepackage[utf8]{inputenc}
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\usepackage[T1]{fontenc}
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% XXX \usepackage{lipsum}
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\usepackage{makeidx}
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\usepackage{listings}
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% \usepackage{color}
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% \usepackage{url}
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\usepackage{xspace}
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\usepackage[verbose]{layout}
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\makeindex
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% -------------------------------------------------------------------
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\title{Floating images processing}
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\author{tTh}
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\begin{document}
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\maketitle
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\section{Image flottante ?}
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De quoi parle-t-on exactement ?
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\vspace{1em}
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Traditionnellement, les valeurs des pixels dans les images
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informatiques sont mémorisées sur 8 bits, un octet\index{octet},
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soit 256 valeurs différentes.
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Ceci dit, on trouve parfois des images codées sur 16 bits par
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composante, mais c'est loin d'être le cas général.
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J'ai donc souhaité aller plus loin, et coder chaque canal de
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chaque pixel en virgule flottante sur 32bits, le type
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\texttt{float}\index{float} du langage C.
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\tableofcontents
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\pagebreak
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% -------------------------------------------------------------------
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\section{Example}\index{example}\label{example}
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Pour commencer par quelques chose de simple,
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nous allons créer une image RGB\index{RGB} complètement noire,
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puis l'enregistrer dans un fichier \texttt{.fimg}\index{.fimg},
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un format complètement inconnu, puisque je viens de l'inventer
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à l'instant même.
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Tout d'abord, nous devons déclarer et garnir quelques variables
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pour gérer la machinerie interne.
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\begin{verbatim}
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int width = 640, height = 480;
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char *fname = "exemple.fimg";
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FloatImg fimg;
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\end{verbatim}
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Ensuite, nous enchainerons trois étapes : création de l'image
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en mémoire centrale, initialisations des valeurs de pixel à 0.0,
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et pour conclure, enregistrement dans un fichier.
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\begin{verbatim}
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foo = fimg_create(&fimg, width, height, 3);
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if (foo) {
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fprintf(stderr, "create floatimg -> %d\n", foo);
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exit(1);
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}
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fimg_clear(&fimg);
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foo = fimg_dump_to_file(&fimg, fname, 0);
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if (foo) {
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fprintf(stderr, "dump fimg -> %d\n", foo);
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exit(1);
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}
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\end{verbatim}
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Une fois ce code enrobé dans un \texttt{main()}, compilé et exécuté,
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nous pouvons entrevoir, grâce au logiciel
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\texttt{fimgstats} (voir page \pageref{fimgstats}),
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le résultat sous forme de chiffres divers, et/ou inutiles~:
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\begin{verbatim}
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$ ./fimgstats quux.img
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----------- numbers from 'quux.img' :
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640 480 3 0x7f3718c4f010 0x7f3718d7b010 0x7f3718ea7010
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surface 307200
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mean values:
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R 0.000000
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G 0.000000
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B 0.000000
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A 0.000000
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max value 0.000000
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\end{verbatim}
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Vous trouverez dans le répertoire \texttt{tools/}\index{tools/}
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d'autres exemples de mise en œuvre des fonctions disponibles
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sous formes d'outils en ligne de commande, décrits page \pageref{outils}.
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\section{Installation}
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\subsection{Prérequis}
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Vous devez, en dehors des outils classiques (gcc, make\dots),
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avoir quelques bibliothèques installées\footnote{Les \texttt{-dev}
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pour Debain et dérivées}~: libv4l2, libpnglite, libtiff, et
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probablement d'autres choses.
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\subsection{Compilation}
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Un script \texttt{build.sh} permet de construire approximativement
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le bouzin. Il est loin d'être parfait.
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\vspace{1em}
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Pour le moment, la procédure d'installation est un peu rude,
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pour ne pas dire clairement sommaire.
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Si le résultat vous semble correct, vous pouvez copier
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les deux fichiers \texttt{floatimg.h} et \texttt{libfloatimg.a}
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dans un emplacement
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approprié, par exemple
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\texttt{/usr/local/include} et \texttt{/usr/local/lib}.
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\section{Utilisation}
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Classiquement, il y a un fichier à inclure, \texttt{floatimg.h},
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contenant un certain nombre de
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définition de structures, de macros,
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de constantes\footnote{À l'ancienne, via le pré-processur}
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et les prototypes des fonctions utilisables.
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\vspace{1em}
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Au niveau du code source, ces fonctions sont approximativement
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classées en deux catégories : \texttt{lib/} et \texttt{funcs/}.
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La première contient les choses qui sont relativement figées,
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et la seconde celles qui risquent de bouger. Cette classification
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est en fait arbitraire.
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\subsection{Structures, macros\dots}
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Les pixels flottants d'une image résidant en mémoire centrale
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sont décrits par un ensemble
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de données (certains appelent ça des \textsl{metadats}) regroupées
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dans une jolie structure que nous allons examiner dès maintenant.
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\begin{verbatim}
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/* in memory descriptor */
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typedef struct {
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int width;
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int height;
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int type;
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float fval;
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int count;
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float *R, *G, *B, *A;
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int reserved;
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} FloatImg;
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\end{verbatim}\index{FloatImg}
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Les deux premiers champs sont \textsl{obvious}.
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Le troisième est le type d'image : pour le moment, il y en a trois
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qui sont définis\footnote{et plus ou moins bien gérés\dots} :
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gris, rgb et rgba\index{rgba}.
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\begin{verbatim}
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#define FIMG_TYPE_GRAY 1
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#define FIMG_TYPE_RGB 3
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#define FIMG_TYPE_RGBA 4
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\end{verbatim}
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Un peu plus loin, nous avons les pointeurs vers les
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différents \textsl{pixmaps} de l'image. En principe l'organisation
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interne de ces zones est improbable, puisque qu'elle dérive
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d'idées approximatives.
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Les deux champs suivants (fval et count) sont à la disposition du
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\textsl{yuser}
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qui peut jouer avec à loisir pour faire, par exemple, ce genre de
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chose. Imaginons un périphérique de capture qui nous fournisse des
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images en gris sur 4 bits. Et que nous voulions cumuler\index{cumul}
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quelques images...
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\vspace{1em}
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Le champ \textsl{count} sera mis à 0 et
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le champ \textsl{fval} sera initialisé à 15.0
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(valeur maximale renvoyée par le capteur).
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Ensuite, dans la boucle capture/cumul, \textsl{count} sera
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incrémenté à chaque passe, et nous aurons donc, en finale,
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toutes les informations nécessaires pour exploiter au mieux la dynamique
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de notre image dans les étapes ultérieures.
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\subsection{lib/}\index{lib/}
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Première chose, la gestion dynamique de la mémoire occupées
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par tous ces pixels flottants est faite par ces deux fonctions~:
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\begin{verbatim}
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int fimg_create(FloatImg *fimg, int w, int h, int type);
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int fimg_destroy(FloatImg *fimg);
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\end{verbatim}
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Les types d'images actuellement gérés sont les trois grands
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classiques : gray, rgb et rgba. Il y a les constantes adéquates
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dans \texttt{floatimg.h}. Les codes d'erreur sont disparates
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et non documenté.
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\vspace{1em}
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Bon, vous avez une image latente, et vous souhaitez dessiner dessus
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(ou dedans ?) avec vos encres flottantes ?
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Il y a une fonction pour ça.
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\subsection{funcs/}\index{funcs/}\label{funcs}
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Une bonne partie de ces fonctions est indéterministe. Ce qui
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veut dire, en langage de tous les soirs, que ça risque de ne
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pas être la même chose dans l'avenir.
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\vspace{1em}
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On y trouve pêle-mêle de l'import/export de fichiers, de l'analyse
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de chaines de caractères, du tracé de choses bizarres\dots
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Plein de trucs qu'il faudra bien expliquer un jour\footnote{Mais
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il fait trop chaud dans le dd2\index{dd2}}.
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\section{Les outils}\label{outils}
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\textsl{3615mavie} : sur des projets comme celui-ci, qui travaillent
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in-fine sur des objets que l'on peut considérer comme « physiques »,
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il est important de passer à une utilisation
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normale\footnote{Il y a une vie en dehors de git.} et construire
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des trucs qui mettent en action le code primitif.
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Ces machins ont en commun deux options bien pratiques~:
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\texttt{-h} pour avoir un résumé des options disponibles
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et \texttt{-v} qui augmente la puissance de bavardage.
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Dans un avenir incertain, il existera des pages de man\index{man}.
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\subsection{mkfimg}\index{mkfimg}\label{mkfimg}
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Création d'un fichier contenant une image de « teinte » constante.
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Cette notion de teinte est assez inconsistante pour le moment,
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puisqu'il n'y a que la valeur par defaut : \textbf{0.0} que
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l'on peut assimiler à un noir absolu\index{absolu}.
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\subsection{fimgstats}\index{fimgstats}\label{fimgstats}
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Affichage de quelques valeurs calculées à partir d'un fichier
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\texttt{.fimg}\index{.fimg}.
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\subsection{fimgops}\index{fimgops}\label{fimgops}
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Operations diverses sur ou entre des images.
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Syntaxe CLI\index{CLI} à définir.
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\subsection{fimg2png, fimg2pnm, fimg2tiff}
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\index{fimg2png}\label{fimg2png}
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\index{fimg2pnm}\label{fimg2pnm}
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\index{fimg2tiff}\label{fimg2tiff}
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Quelques petits proggies pour exporter notre format\index{.fimg} secret
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vers des choses plus directement utilisables. À condition que le
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code soit écrit et documenté en page \pageref{funcs}.
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\subsection{fimg2gray}\index{fimg2gray}\label{fimg2gray}
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Nous avons vu dans ce document que chaque image flottante pouvait
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avoir plusieurs plans de réalité. Il ne faut en négliger aucun.
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Il faut quand même deviner que pour passer de l'espace RGB\index{RGB}
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à une abstraction linéaire mono-dimensionnelle, il existe une foultitude
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de méthodes, toutes plus légitimes que les autres.
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\section{TODO}\index{TODO}\label{TODO}
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Il reste plein de choses à faire pour que ce soit vraiment utilisable.
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\begin{itemize}
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\item Import/export au format \textsc{tiff}\index{tiff}.
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\item Compléter les traitements mathémathiques (eg le gamma\index{gamma}).
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\end{itemize}
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% -------------------------------------------------------------------
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\section{Video for Linux}\index{v4l2}
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Donc, maintenant, nous savons un peu tripoter ces images flottantes.
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Et nous devons nous poser une question fondamentale\footnote{primitive ?}
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sur la provenance de ces données prétendant être des images.
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\vspace{1em}
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En fait, notre désir secret est la découverte des choses cachées du
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monde qui nous entoure. Nous voulons des images du \textbf{réel} et
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pour cela, l'outil le plus commun, le plus répandu,
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|
est la webcam\index{webcam}. L'universelle webcam. Et l'incontournable
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v4l2.
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\subsection{grabvidseq}\index{grabvidseq}\label{grabvidseq}
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Un logiciel en devenir, qui permet déja la capture d'images en
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\textsl{longue pose} selon la méthode du cumul\index{cumul}.
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\begin{verbatim}
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tth@debian:~/Devel/FloatImg/v4l2$ ./grabvidseq -h
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options :
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-d /dev/? select video device
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-g convert to gray
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-n NNN how many frames ?
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-O ./ set Output dir
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|
-o bla set output filename
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-p NN.N period in seconds
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-s WxH size of capture
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|
-u try upscaling...
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|
-v increase verbosity
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\end{verbatim}
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% -------------------------------------------------------------------
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\section{Et pour la suite ?}
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En fait, je fait de la photo par la méthode du « cumul »\index{cumul}
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depuis plusieurs années. Une webcam\index{webcam},
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un Linux\index{Linux}, et ça \textsl{juste marche}.
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Sauf que c'est quand même un peu galère à déplacer, il faut
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avoir un shell pour déclencher, c'est pas facile à utiliser
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en mode portnawak\dots
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\vspace{1em}
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L'idée est donc de construire un appareil autonome, basé sur un Raspi et
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une webcam \textsc{usb}\index{USB}, alimenté par batterie et permettant d'aller
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faire des images au bord d'un lac.
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\printindex
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\end{document}
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