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Webcam et entomologie

La photo, de la prise de vue à l’affichage sur le forum. Traitement d'image.
Binoculaires, instruments d'optique et de prise de vue.

Animateur : alastor

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Didier
(†)
Enregistré le : dimanche 7 mars 2004, 13:00
Localisation : Environs de Rennes, (35)

Webcam et entomologie

Message par Didier »

Bonsoir,

La webcam n'est à priori pas vraiment dédiée à autre chose que jouer sur le web à montrer une vague image de sa tête ou quoique ce soit d'autre (je veux dire la pièce dans laquelle on se trouve par exemple...).
Pourtant de nombreuses personnes utilisent une webcam couplée à un autre instrument optique que son objectif d'origine.
Je pense aux astronomes amateurs, mais également aux microscopistes.
Pour voir ce que les astronomes amateurs en font : site Astrocam : [Lien brisé]
Pour voir ce que les microscopistes en font : site MicrOscOpieS : http://www.microscopies.com/
Voici un exemple de ce que l'on peut obtenir avec une webcam montée sur un microscope et un objectif 4x :
Image
Acarien parasite d'Osmia rufa ou Osmia cornuta (dimensions 320x240, taille image 14Koctets)

Ces deux groupes de personnes (qui présentent quelques éléments communs) utilisent une webcam dont on peut ôter l'objectif.

Un simple adaptateur (fait maison mais plus facile à trouver sur le net par exemple ici [Lien brisé]) permet en effet d'installer la webcam sur un téléscope ou un microscope l'optique de l'instrument se substituant à celle de la webcam.
La même chose peut être réalisée avec une loupe binoculaire ou trinoculaire.

La caméra que j'utilise (et qui est utilisée par la grande majorité des utilisateurs sus-nommés) est une caméra de Philips, la ToUCam Pro 740, remplacée maintenant par la ToUCam Pro II 840 qui rempli avec la même fidélité les mêmes services.
Cette caméra est équipée d'un capteur CCD de définition 640x480 pixels.
Sa sensibilité est inférieure à 1 lux ce qui explique qu'elle soit facilement éblouie en soleil direct. Par contre cela présente un réel avantage dans le cas de la téléscopie et également de la microscopie ou l'on a jamais trop de lumière.

Pour les images d'insectes in situ, l'objectif d'origine est en place quoique l'on puisse également lui adjoindre n'importe quelle optique avec un adaptateur ad-hoc.

Les images de ce message (de même que celles que j'ai présentées dans d'autres forums) sont redimensionnées en 320x200 pixels, le but n'étant pas de montrer de "belles" images, mais des images qui montrent "quand il se passe quelque chose". De toutes façons, une images en 640x480 pixels ne montrerait pas grand chose de plus tout en mettant 4 fois plus de temps à s'afficher.

Mais pourquoi utiliser une webcam avec ces piteuses images sans définition alors que nous pouvons nous émerveiller (et je m'émerveille) devant la plupart des images grand format présentées par les autres membres de ce forum ?
- Tout d'abord, pour une navigation confortable, des images en 640x480 voire moins (avec une compression judicieusement choisie) sont nécessaires pour respecter les nombreux utilisateurs n'ayant pas l'ADSL. J'essaie de ne jamais dépasser 15Koctets pour une image de 320x200.
- Ensuite et surtout, tout simplement parce qu'une webcam est connectée à un PC, et que sur un PC il y a un logiciel qui tourne, et que ce logiciel permet d'enregistrer ces images sur le disque dur (tant qu'il y a de la place).

Plutôt que d'enregistrer tout le temps, on peut n'enregistrer que quand il se passe quelque chose devant la caméra (comme dit plus haut). C'est là le GROS avantage qui est à l'origine de tout. Un logiciel tel que Astrosnap http://www.astrosnap.com/index_fr.html d'Axel Canicio (utilisé par nos amis les astronomes amateurs) permet (entre autre) de n'enregistrer que quand quelque chose bouge devant la caméra, ce qui est parfait quand il s'agit de surveiller une abeille ou une guêpe qui tarde à rentrer ou sortir de son nid.
Quelques images :

Image
Symmorphus sp. (dimensions 320x240, taille image 10Ko) Le plus difficile avec cette guêpe est de détecter sa présence car elle est très discrète, vol silencieux, et ne traine pas à l'entrée du nid. Par contre une fois détectée, elle approvisionne à un rythme soutenu.

Image
Osmia rufa (dimensions 320x202, taille image 9Ko). Abeille facile à détecter, peu discrète, vol très audible et grande fréquence de ravitaillement.

Image
Heriades truncorum (dimensions 320x240, taille image 11Ko). Rarement seule, serait même envahissante et dispute les gites à quelques mégachiles. Les mâles sont très présents et visitent très souvent n'importe quel trou ce qui fait de nombreux déclenchements "parasites".

Image
Melinus arvensis (dimensions 320x240, taille image 11Ko).
Pas si facile que cela car on peut choisir la mauvaise entrée de nid et on ne voit rien de l'après midi.

Image
Pemphredon sp. (dimensions 320x240, taille image 11Ko)

De nombreuses limitations viennent en restreindre l'usage mais ce que l'on peut déjà faire m'a beaucoup amusé.

Pour les limitations :
- taille d'image de seulement 640x480
- pas de diaphragme sur une webcam donc domaine de luminosité réduit par rapport à un caméscope ou un appareil photo
- pas d'autofocus, donc réglage manuel en tournant l'objectif à la main avec contrôle sur l'écran de l'ordinateur (peut être pas réellement un défaut car en macro, l'autofocus n'apporte rien, par contre régler l'objectif sans bouger la webcam tout en contrôlant le tout sur l'écran et cela assis sur une fourmilière est parfois sportif)
- ordinateur portable avec port USB quasiment incontournable (rare sont les insectes qui nichent à moins de cinq mètres du bureau)
- portabilité de l'ensemble vraiment réduite, on ne change pas de sujet toutes les cinq minutes mais c'est plutôt une campagne de capture d'images par après midi
- détection de mouvement vraiment efficace sur un fond fixe. Le point surveillé doit être fixe et pas d'herbes folles en arrière plan.

Malgré toutes ses limitations, on peut lister quelques unes des applications :
- surveillance de l'activité d'une entrée de nid, avec heure de chacune des images et fréquence d'approvisionnement.
- surveillance des différents visiteurs d'un même nid (comme montré dans mon message du forum hyméno ([Lien brisé]) ou le nid d'une osmie est visité par une sapyga et une mouche parasite Cacoxenus indagator, mais aussi qu'Heriades truncorum est vraiment sans gène avec les nids d'une Mégachile, voire la survenue d'autres parasites non encore identifiés).

Je vous invite à vous rendre sur mon site (un site d'amateur pour ne pas dire de rigolo) pour voir quelques unes des images obtenues par ce moyen.
http://balades.naturalistes.free.fr/Balades_entomologiques.php (partie montrant quelques hyménoptères). Les images prises à la webcam sont affublées de ce petit logo à côté de la légende Image

Merci pour vos commentaires sur cette technique ou toute demande de précisions.

Amitiés.
Didier

PS : une présentation un peu similaire à été faite au Gretia et un petit compte rendu sera présent dans le prochain bulletin.
Modifié en dernier par Didier le mardi 15 mars 2005, 14:36, modifié 1 fois.
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Bobgaia
The Bob
Enregistré le : dimanche 7 mars 2004, 13:00
Localisation : 17

Message par Bobgaia »

un commentaire...simplement génial.... :D :D :D comme ton site..... :D :D :D
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Melipone
Membre confirmé
Enregistré le : dimanche 7 mars 2004, 13:00
Localisation : 78 Yvelines - Ile de France

Apoidea armoricana !

Message par Melipone »

moi aussi, j'aime beaucoup !
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flashcom2
Fondateur galerie
Enregistré le : dimanche 7 mars 2004, 13:00
Localisation : Villefranche-sur-Saône

Message par flashcom2 »

impressionnant... bravo !
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Patrick_B
Modérateur
Enregistré le : dimanche 7 mars 2004, 13:00
Localisation : Cébazat, Puy-de-Dôme

Message par Patrick_B »

Très bel exposé sur un moyen ingénieux d'obtenir des documents entomologiques d'un grand intéret.
Bravo !
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ptipaul
(†)
Enregistré le : dimanche 7 mars 2004, 13:00
Localisation : Touraine coté Sud

Message par ptipaul »

Bravo pour ton site que j' ai trouvé très intéressant.

Je suis surpris qu il n' y ait pas de diaphragme sur une webcam. Comment se règle le problème d' ajustement à la lumière?
Je suis étonné par la netteté et la profondeur de champ de tes images prisent avec la webcam!
Quelle distance de prise de vue?
Images recadrées?
Ce dispositif est extrêmement intéressant puisse qu' il permet (pour une entrée de nid dans un support stable) de connaître ce qui entre et sort sans être obligé d' attendre...............
Cela devrait permettre d' avancer plus vite dans la connaissance de certains insectes et de leurs parasites.
ptipaul.
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Didier
(†)
Enregistré le : dimanche 7 mars 2004, 13:00
Localisation : Environs de Rennes, (35)

Webcam et entomologie

Message par Didier »

Bonjour
Bobgaia, Melipone, flashcom2, Patrick_B, ptipaul,
Merci pour vos sympathiques commentaires.

Voilà qui m'encouragerait(ra) à continuer si(quand) j'en avais(aurai) besoin.
ptipaul a écrit :Je suis surpris qu il n' y ait pas de diaphragme sur une webcam. Comment se règle le problème d' ajustement à la lumière?
En fait, de diaphragme il y en a probablement un mais il est fixe, donc on ne peut pas jouer sur l'ouverture.
L'ajustement à la lumière est réalisé par le logiciel (driver). Un capteur CCD est contrôlable par l'intermédiaire de ses signaux électriques. Un de ces signaux permet de définir le temps d'exposition du capteur avant de transférer l'image dans la mémoire. C'est donc ce temps d'exposition qui est ajusté en temps réel de même que l'amplification du signal en sortie afin d'avoir toujours la bonne exposition (ceci en mode automatique). Il existe un mode manuel dans lequel on peut choisir le temps d'exposition (1/20 sec jusqu'à 1/1000 sec) ainsi que l'amplification pour les trop faibles luminosités.
Le problème si l'on compare avec un appareil photo numérique ou un camescope est que l'on est limité à la dynamique du capteur. Un camescope à le même type de capteur mais en plus il a un diaphragme qui permet d'étendre énormément le domaine d'utilisation de ce capteur (si trop de lumière on ferme le diaphragme jusqu'à ce que l'exposition soit bonne pour la vitesse choisie).
Voilà pourquoi sur certaines de mes images il y a éblouissement du capteur. Pour avoir des images à peu prêt correctes (dans les limites de ses capacitées bien sûr) je suis obligé de prendre les images à l'ombre.
ptipaul a écrit :Je suis étonné par la netteté et la profondeur de champ de tes images prisent avec la webcam!
En fait les images sont médiocres (même les meilleures) et il ne faut pas envisager une diffusion autre que sur le net (à de rares exceptions prêt). Certaines donnent une bonne impression de netteté parce que :
- j'en réduit la définition à 320x240 (c'est paradoxal mais en 640x480 elles ne sont pas impressionnantes du fait de la technique des CCD où chaque pixel du CCD ne sert pas à faire un pixel de l'image, c'est plutôt 1 pixel de l'image est issu d'un pixel du CCD pour une couleur et de deux pixels recombinés pour une autre couleur ce qui ne donne pas une image aussi piquée qu'on aurait pu souhaiter)
- sous un logiciel de traitement d'image (The Gimp, ou Photoshop si vous vous l'avez) je rajoute artificiellement de la définition ("Filtre/Amélioration/Renforcer la netteté" sous The Gimp, "Filtre/Amélioration/plus net" sous photoshop) et j'augmente également la dynamique de l'image par l'outil "niveau" ("Calque/Couleurs/Niveau" sout The Gimp).

Concernant la profondeur de champ, elle est bonne dès qu'on est loin et mauvaise dès qu'on est prêt (inévitable). Il faut que le sujet soit vraiment parrallèle au plan du capteur pour que l'image soit à peu prêt exploitable. C'est bien là aussi le problème de ne pas avoir de diaphragme qui permettrait d'augmenter la profondeur de champ (car c'est bien le seul moyen). L'ouverture de l'objectif d'origine est à 2.0 pour une focale de 6mm la taille du capteur étant elle de 3,87 x 2,82mm (diagonale 4,5mm) pour des pixels de 5,6µm de côté. Avec une telle ouverture, on ne peut pas espérer des miracles.
Il est possible de mettre une autre optique comme dit dans le message d'origine (là en haut) et j'ai donc joué avec des objectifs photo qui eux ont un diaphragme réglable. Je n'ai pas encore abouti à quelque chose de satisfaisant pour deux raisons :
- dès qu'on enlève l'objectif d'origine, on enlève également le filtre infra-rouge associé (un CCD est sensible aux infra-rouges et il faut impérativement les filtrer), et je n'ai pas encore adapté un filtre infra-rouge efficace sur une optique d'appareil photo
- un objectif d'appareil photo est optimisé pour une surface de pellicule bien plus grande que le capteur CCD de la webcam, aussi son pouvoir séparateur n'est probablement pas suffisant pour exploiter la résolution du capteur.
ptipaul a écrit :Quelle distance de prise de vue?
La distance de prise de vue (pour les abeilles ou guêpes sur le site) en moyenne est de quelques centimètres (disons 4-5cm) mais chaque image est un cas particulier.
La distance peut descendre en dévissant l'objectif au maximum (juste avant qu'il ne tombe et on arrive à une distance de mise au point de 2-3 mm pour un champ couvert de 5,4x4,2mm).
ptipaul a écrit :Images recadrées?
Non, la plupart des images ne sont pas recadrées, il n'y a déjà pas beaucoup de pixels pour essayer de ne pas les gaspiller.
Par contre, il y a beaucoup de rebut, l'automatisation de la prise de vue peut donner de bonnes images comme énormément de mauvaises (pas nettes, grillées du fait de l'éblouissement du capteur, mal cadrées).
ptipaul a écrit :Ce dispositif est extrêmement intéressant puisse qu' il permet (pour une entrée de nid dans un support stable) de connaître ce qui entre et sort sans être obligé d' attendre...............
C'est en effet l'un de ses attraits, mais attention au dépouillement derrière, la masse d'image pouvant être énorme, il faut prendre le temps d'en éliminer la grande majorité d'une part, et de compiler les informations d'autre part.
ptipaul a écrit :Cela devrait permettre d' avancer plus vite dans la connaissance de certains insectes et de leurs parasites.
C'est ce que je pense aussi. Par contre j'étais persuadé que des moyens de ce genre sont employés dans les labo d'éthologie, bien sûr peut être pas avec une webcam qui présente de nombreuses limitations mais avec du matériel vidéo plus pro.
Mon but est de montrer que l'on peut faire "comme les grands" avec finalement peu de moyens. Voire, les "grands" peuvent utiliser ces outils bon marché pour des petites manips bien délimitées.
Si vous, entomologistes qui nous lisez, vous avez des informations sur les outils employés pour faire des travaux du même genre, je suis vivement intéressé d'en savoir plus.

Amitiés.

Didier
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ptipaul
(†)
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Localisation : Touraine coté Sud

Message par ptipaul »

Merci Didier pour tous ces renseignements très intéressants.

Pour éviter l' éblouissement du capteur pour les prises de vue au soleil, il existe des filtres gris neutre (de différentes valeurs) qui "mangent" la lumière excédentaire. Je suis peut-être optimiste en disant "il existe", si c' est comme les bonnettes optiques, elles sont devenues pratiquement introuvables.

La distance de prise de vue est très proche, cela limite aux insectes les moins peureux. J' ai eu des Mégachiles qui ne supportaient pas le caméscope à 24 cm, (peut-être parce qu' il y avait le "bonhomme" derrière)!?

Panasonic à vendu, il y a un certain temps des camescopes qui enregistraient quand ils détectaient du mouvement dans l' image. Je doute fort que la réactivité était suffisante pour filmer un insecte!

Mon but est également de montrer que l' on peut faire "comme les grands" (ou presque) avec finalement peu de moyens!

ptipaul, (macro-vidéaste amateur).
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Didier
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Localisation : Environs de Rennes, (35)

Webcam et entomologie

Message par Didier »

Bonjour,
Bon allez je me la retape cette réponse disparue dans le transfert de serveur.

ptipaul a écrit :Merci Didier pour tous ces renseignements très intéressants.
Pas de quoi, sujet motivant n'est il pas ?
ptipaul a écrit :Pour éviter l' éblouissement du capteur pour les prises de vue au soleil, il existe des filtres gris neutre (de différentes valeurs) qui "mangent" la lumière excédentaire. Je suis peut-être optimiste en disant "il existe", si c' est comme les bonnettes optiques, elles sont devenues pratiquement introuvables.
La taille de l'objectif d'origine est très petite, en plastique et n'a pas de moyens d'adapter facilement un filtre. Je n'envisage donc pas de faire de la sorte même si c'est la solution au problème.
ptipaul a écrit :La distance de prise de vue est très proche, cela limite aux insectes les moins peureux. J' ai eu des Mégachiles qui ne supportaient pas le caméscope à 24 cm, (peut-être parce qu' il y avait le "bonhomme" derrière)!?
Un hyménoptère qui a établi son nid dans une tige creuse (ou foré un trou dans une tige de rosier ou dans le sol) est très tenace quand à l'utilisation de son nid. Certes la caméra peut déranger l'insecte mais il va toujours finir par le retrouver (ce qui démontre quand même une certaine souplesse et capacité d'adaptation à des conditions changeantes, qu'il serait peut être utile de quantifier mais c'est un autre sujet) pour peut qu'il n'ait vraiment pas trop changé d'environnement, notamment l'environnement direct. J'ai constaté qu'après avoir bougé quelques tiges de bambou, Osmia cornuta finissait par retrouver la sienne si elle reste à peu prêt au même endroit, mais elle en essaie plusieurs aux environs (*).
Pour les mégachiles, j'ai photographié par l'intermédiaire de la webcam une mégachile (qui de manière amusante collecte des pétales de fleur pour tapisser son nid) et elle n'a pas été génée par la caméra.
Je pense que dans ton cas précis avec la mégachile, il te suffisait d'attendre suffisament longtemps sans bouger et elle aurait fini par rejoindre son nid.
Une autre solution aurait été de mettre la caméra sur un pied et de se tenir à distance de manière à moins la perturber, elle serait revenue plus rapidement.

ptipaul a écrit :Panasonic à vendu, il y a un certain temps des camescopes qui enregistraient quand ils détectaient du mouvement dans l' image. Je doute fort que la réactivité était suffisante pour filmer un insecte!
site panasonic a écrit :Détection de mouvement
Panasonic sait que l’on n’est jamais trop protégé. Voilà pourquoi tous les caméscopes PalmcorderMD sont équipés d’un détecteur de mouvement, une fonction de surveillance pour le foyer. Lorsque le détecteur est activé, le caméscope lance automatiquement l’enregistrement quelques secondes après avoir perçu un mouvement et s’interrompt dans les 30 secondes après immobilisation. La date et l’heure sont automatiquement inscrites sur la bande.
En effet Panasonic vend un camescope a déclenchement automatique sur mouvement dans l'image, mais "le caméscope lance l'enregistrement quelques secondes après ...", c'est quelques secondes de trop ! :D
ptipaul a écrit :Mon but est également de montrer que l' on peut faire "comme les grands" (ou presque) avec finalement peu de moyens!
Nous sommes donc deux, même si je retourne peut être le problème en disant, je veux voir si "les grands" font aussi bien avec plus de matériel. ;)

Nouvel appel, si vous qui lisez ce texte avez connaissance ou utilisez des systèmes électroniques ou autre facilitant la saisie d'images entomologiques, merci de partager avec nous. (**)

* il faut noter que mon installation de gites artificiels est constituée de multiples bambous ou autres tiges creuses plus ou moins en tas assez aléatoire.
** Alastor / Patrick, j'ai vu sur ton site des systèmes ingénieux de barrière lumineuse, de télécommande, d'appariel photo sur un bateau et un cerf volant. Tout cela semble dédié plutôt à la photo animalière hors insecte. As tu développé de tels outils pour les images entomologiques ?

Amitiés.

Didier.
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Bobgaia
The Bob
Enregistré le : dimanche 7 mars 2004, 13:00
Localisation : 17

Message par Bobgaia »

Et en taille sur le disque dur, une après-midi de surveillance...prends beaucoup de place..... :?: :?:

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