Faculté informatique et communications IC, Section d'informatique, Institut des systèmes informatiques et multimédias ISIM (Laboratoire de systèmes périphériques LSP)

Incrustation de microstructures par écarts chromatiques

Rudaz, Nicolas ; Hersch, Roger-David (Dir.)

Thèse sciences techniques Ecole polytechnique fédérale de Lausanne EPFL : 2003 ; no 2757.

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    Summary
    Electronic imaging devices produce the illusion of synthesizing continuous colors by applying halftones, which are repetitive structures of discrete micro-elements. By themselves, these microstructures do not carry any meaning: their only purpose is to fool the eye. We explore a new approach for creating color images with two layers of information, one layer of information being the global image and the second layer of information being represented by a meaningful microstructure embedded within the global image. When seen from far away, only the global image should be visible. From a close viewing distance, the microstructure should provide a clear visual impact. A microstructure is incrusted into a color image by synthesizing chromatic differences between the foreground and background of the microstructure shapes. When viewed from a large distance, microstructure shapes embedded in the global image should not be distinguishable by the human eye. The resulting perceived color should be a combination of foreground and background colors, weighted by their respective surfaces. We have much freedom in creating chromatic differences expressed in terms of lightness, saturation or hue difference components. The first problem consists in creating continuous chromatic differences within a 3D color space. A second problem is the creation of perceptually similar chromatic differences across the color space. A further problem resides in determining the local coverage percentages of the microstructure’s foreground and background, in order to appropriately choose their respective colors so as to ensure that when viewed from a certain distance, the combination of foreground and background appears as the desired target color. The tools we created allow without much technical efforts to create global images incorporating freely designed or scanned bi-level microstructures. They may be used for advertisement as well as for creating huge posters incorporating artistically designed microstructures such as text, logos, and ornaments. In addition, the incrustation of characters and numbers into valuable document images (e.g. photographs in ID cards) provides a protection against counterfeiting attempts. The incrustation of such information can be specifically adapted to each instance of a security document, increasing its resistance against falsification by substitution.
    Résumé
    Les dispositifs de reproduction d'images créent l'illusion d'une image couleur continue au moyen de trames, qui sont des structures répétitives de micro-éléments discrets. En eux-mêmes, ces micro-éléments n'ont aucune signification : leur seul rôle est de tromper l'oeil en lui faisant voir une plage de couleurs continues. Nous explorons une nouvelle manière de créer des images en couleurs contenant deux niveaux d'information, le premier niveau étant l'image globale, et le second niveau étant représenté par une microstructure porteuse de sens incrustée dans l'image globale. A distance de vision normale, seule l'image globale apparaît; une inspection rapprochée fait clairement apparaître le second niveau d'information. Une microstructure est incrustée dans une image couleur au moyen d'écarts chromatiques appliqués aux couleurs du fond et de la chair des micro-éléments. Ces écarts chromatiques peuvent se composer d'écarts en luminosité, en saturation ou en tonalité, et il est possible de combiner ces caractéristiques. A une certaine distance, les micro-éléments deviennent indiscernables et les couleurs de leur chair et de leur fond se mélangent pour produire les couleurs de l'image globale. Un premier problème consiste à produire des écarts chromatiques continus dans un volume de couleurs donné. Un second problème est posé par la synthèse d'écarts chromatiques perceptuellement similaires pour toutes les couleurs possibles. Déterminer les proportions locales entre la chair et le fond de la microstructure et trouver les écarts chromatiques adaptés à ces proportions constitue un troisième problème. Les outils que nous avons conçus automatisent l'incrustation de microstructures dans une image en couleurs. Ces microstructures peuvent prendre la forme d'images en noir et blanc numérisées ou dessinées à la main. Elles peuvent avoir un but décoratif en représentant un logo ou un motif ornemental, mais elles peuvent également servir à marquer un papier-valeur ou un document d'identité dans le but de prévenir sa contrefaçon. L'information ainsi incrustée peut être spécifiquement adaptée à chaque exemplaire du document protégé pour accroître sa résistance à la falsification par substitution.