Opérations Basiques

La lecture de valeur et les opérations géométriques basiques constituent la base de tout logiciel de traitement de données. Gwyddion propose un large choix de fonctions pour mettre à l'échelle, tourner, ré-échantillonner ou extraire un profil des données. Cette section décrit ces fonctions, certes simples, mais essentielles.

Opérations 2D basiques

Grâce aux modules basiques, il est possible de réaliser les opérations suivantes sur des données 2D :

  • Ré-échantillonner les données avec les dimensions ou l'échelle choisies, en utilisant la méthode d'interpolation sélectionnée dans Traitement des DonnéesOpérations BasiquesEchelle
  • Rogner les données en utilisant l'outil Rogner soit directement sur les données soit en mettant le résultat dans un nouveau canal (avec l'option Créer un nouveau canal). En activant l'option Conserver les décalages latéraux, les coordonnées du coin en haut à gauche de l'image résultante corresponderont à celles du coin en haut à gauche de la sélection, dans le cas contraire les coordonnées seront mises à (0, 0).
  • Étendre les données avec Traitement des DonnéesOpérations BasiquesÉtendre. L'extension correspond à l'opération inverse du rognage. Bien évidemment, il n'est possible d'ajouter des données réelles sur les bords qu'en mesurant des données supplémentaires. Cette fonction propose donc à la place des méthodes d'extension artificielles telles que la prolongation périodique ou la répétition des valeurs des bords de l'image.
  • Tourner les les données de 90 degrés ou par un angle défini par l'utilisateur à l'aide d'une des fonctions de rotation : Traitement des DonnéesOpérations BasiquesRotation sens indirect, Rotation sens direct ou Rotation d'angle.
  • Renverser les données horizontalement (c'est-à-dire autour de l'axe vertical) et verticalement (c'est-à-dire autour de l'axe horizontal) avec Traitement des DonnéesOpérations BasiquesRenverser Horizontalement et Renverser Verticalement, respectivement.
  • Renverser les données autour du centre (c'est-à-dire autour des deux axes) avec Traitement des DonnéesOpérations BasiquesRenverser Horizontalement et Verticalement.
  • Inverser les valeurs des données en utiliser la fonction Inverser les Valeurs: Traitement des DonnéesOpérations BasiquesInverser les Valeurs. Les valeurs sont inversées par rapport à la valeur moyenne, ce qui conserve la valeur moyenne.
  • Limiter les valeurs des données en coupant les valeurs situées en dehors de la plage spécifiée par Traitement des donnéesOpérations basiquesLimiter la plage des valeurs. La plage peut être ajustée manuellement ou à partir de la plage de fausses couleurs définie précédemment avec l'outil plage de couleurs, il est aussi possible de supprimer les points aberrants en dehors d'un multiple arbitraire du RMS à partir de la valeur moyenne.
  • Sur-échantillonner les données pour rendre les pixels carrés avec Traitement des DonnéesOpérations BasiquesEchantillons Carrés. La plupart des scans ont des pixels ayant un rapport d'aspect de 1:1, cette fonction n'a donc aucun effet sur ceux-ci.
  • Incliner les données selon un gradient spécifié ou un angle avec Traitement des DonnéesOpérations BasiquesInclinaison.
  • Modifier les dimensions physiques, les unités ou l'échelle, ainsi que les décalages latéraux avec Traitement des DonnéesOpérations BasiquesDimensions et Unités. Cette fonction est très utile lorsque des données brutes ont été importées avec des échelles erronées ou tout simplement pour recalibrer les dimensions et/ou les hauteurs.

Lecture des Valeurs

La méthode la plus simple pour lire une valeur est de placer le curseur de la souris sur le point dont on veut connaître la valeur. Les coordonnées et/ou la valeur sont alors affichées dans la barre d'état de la fenêtre de données ou la la fenêtre de graphe.

Outil Lecture de Valeur

L'outil Lecture de Valeur offre plus de possibilités : il affiche les coordonnées et valeurs du dernier point de la fenêtre de données sur lequel le bouton de souris a été cliqué. Il peut moyenner la valeur sur une zone circulaire centrée sur ce point, ce que l'on peut contrôler avec l'option Rayon de moyennage. Lorsque le rayon vaut 1, la valeur du pixel seul est affichée. Le bouton Mise à Zéro ajuste la surface de manière à ce que le z courant devienne le nouveau niveau zéro.

L'outil Lecture de Valeur peut aussi afficher l'inclinaison de la facette locale. Là encore, le Rayon de moyennage détermine le rayon de l'aire à utiliser pour ajuster le plan local.

Inclinaisons

Dans tous les outils de Gwyddion, les inclinaisons de facette et de plan sont donnés sous la forme des coordonnées sphériques (ϑφ) du vecteur normal au plan.

L'angle ϑ est l'angle entre la direction verticale et la normale, ce qui veut dire que ϑ = 0 pour des facettes horizontales , et qu'il augmente avec la pente. Sa valeur est toujours positive.

L'angle φ est l'angle direct entre l'axe x et la projection de la normale sur le plan xy, comme le montre la figure ci-dessous. Dans le cas des facettes, cela signifie que φ correspond à la direction de la pente descendante de la facette.

Mesure de l'orientation des facettes

Orientation d'un facette (affichée en bleu) mesurée comme l'angle direct entre l'axe x et la projection du vecteur normal de la facette n sur le plane xy.

Outil Distance

Les distances et différences de hauteur peutvent être mesurées avec l'outil Distance. Il affiche les distances horizontale (Δx), verticale (Δy) et totale (R) ; l'azimuth φ (mesurée de la même manière que l'inclinaison φ ) et la différence de hauteur du point final Δz pour un ensemble de lignes sélectionnées sur les données.

Les distances peuvent être copiées dans le presse-papier ou sauvegardées dans un fichier texte à l'aide des boutons situés sous la liste.

Outil de mesure de distance

Outil de mesure de distance montrant trois lignes sélectionnées.

Extraction de Profil

L'outil d'extraction de profil est accessible à partir de la fenêtre d'outils. Vous pouvez utiliser votre souris pour dessiner plusieurs profils sur l'image, que vous pourrez ensuite ajuster ou supprimer. La boîte de dialogue comprend une pré-visualisation en temps réel du profil. Les profils peuvent être de différentes « épaisseurs », ce qui signifie que des pixels supplémentaires voisins perpendiculairement à la direction du profil sont utilisés pour évaluer un point donné du profil, et ce d'autant plus que l'épaisseur du profil est grande. Cette option peut être très utile pour s'affranchir du bruit lors de la mesure d'un objet ayant une forme régulière.

Après avoir sélectionné les profils, ceux-ci peuvent être extraits sous forme de graphes (séparés ou groupés dans une fenêtre de graphes) qui pourront être ensuite analysées à l'aide des fonctions d'analyse de graphes.

Outil d'extraction de profil

Outil d'extraction de profil montrant trois profils extraits ainsi que les options disponibles.

La courbe du profil est construite à partir de données échantillonnées sur des intervalles réguliers le long de la ligne sélectionnée. Les valeurs des points ne tombant pas exactement sur le centre des pixels (ce qui est normalement le cas pour les lignes obliques) sont interpolées en utilisant la méthode d'interpolation choisie. A moins qu'un nombre explicite d'échantillons soit choisi à l'aide de l'option Résolution fixe, le nombre d'échantillons correspond à la longueur en pixels de la ligne. Ce qui signifie que pour les lignes parfaitement horizontales ou verticales aucune interpolation ne sera appliquée.

Schéma d'interpolation d'un profil

Illustration de l'échantillonnage du profil extrait d'une ligne oblique. Les figures sur la gauche montrent les points le long de la ligne pour laquelle les valeurs sont lues à la résolution naturlelle et à très haute résolution. Les graphes sur la droite montrent les valeurs extraites. La comparaison des profils à résolution haute et naturelle avec l'interpolation arrondie montre que les points de la courbe à la résolution naturelle sont en fait un sous-ensemble des points de la courbe à haute résolution. L'influence de la méthode d'interpolation sur les valeurs des points ne correspondant pas à la grille est démontrée par les deux graphes du bas, en comparant les interpolations arrondi et Key à haute résolution.

Profils radiaux

Il est aussi possible d'extraire des profils radiaux, c'est-à-dire des détails symétriques de la surface moyennés angulairement, en activant la case profils radiaux. Dans ce cas l'abscisse du graphe correspond à la distance au centre plutôt que la distance le long de la ligne. L'origine est au milieu de la ligne sélectionnée.

Bien que la ligne puisse être ajustée manuellement, la détermination à la main du meilleur centre peut être difficile. Pour cela, l'outil peut déterminer précisément la localisation du meilleur centre. Il vous suffit de sélectionner approximativement la ligne puis presser le bouton symétriser pour ajuster la ligne en cours d'édition ou tout symétriser pour ajuster toutes les lignes. Les lignes seront alors légèrement décalées pour minimiser les différences entre les profils pris dans différentes directions à partir du centre.

Conversion vers d'autres types de données

La fonction Traitement des donnéesOpérations basiquesConvertir en données volumiques crée des données volumiques à partir d'une image. Le champ de hauteur est considéré comme étant la surface d'un objet solide, ce qui est habituel dans le domaine de la microscopie à sonde. Les voxels situés sous la surface (dans la matière) sont remplis de 1, tandis que les voxels situés au-dessus (à l'extérieur) sont remplis de 0. La coordonnée z des données volumiques correspond donc aux valeurs de l'image, tandis que les valeurs des données volumiques n'ont aucune unité.

La fonction Traitement des donnéesOpérations basiquesConvertir les couches en données volumiques crée des données volumiques à partir d'une séquence d'images. Toutes les images du fichier doivent avoir les mêmes dimensions. Elles sont alors traitées comme des plans dans les données volumiques créées en accumulant les images. La coordonnée z des données volumiques correspondent donc à l'indice de la pile (il peut être spécifié dans la fenêtre de dialogue), tandis que les valeurs des données volumiques auront les mêmes unités que celles des images.

La fonction Traitement des donnéesOpérations basiquesConvertir en données XYZ crée des données XYZ à partir d'une image. Chaque pixel de l'image correspond à un point dans les données XYZ générées. Les coordonnées xy forment donc une grille régulière et toutes les unités sont identiques à celles de l'image.