[영상 처리] 디지털 영상처리란 ?

영상처리 (Digital Image Processing)

영상은 2차원 함수인 f(x,y)로 정의됩니다.

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아래 그림은 디지털 이미지를 좌표상으로 표현한 그림입니다.

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디지털 이미지는 화소(Pixel)이라는 단위로 세밀하게 2차원 형태로 표현됩니다.

화소는 2차원적 표현으로 x와 y의 값으로 위치를 나타내는 공간 좌표(Spatial Coordiantes)로 표현합니다.

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또한, 해당 좌표 (x, y)의 크기인 f(x, y)는 해당 화소의 밝기(Intensity)​를 표현합니다.

또는 회색도(Gray Level)이라고도 합니다.

디지털 영상의 조건

1) x, y, f의 크기 값이 모두 유한해야 한다.

2) x, y, f의 크기 값이 모두 이산적인 값이어야 한다.

디지털 신호의 장점

1) 디지털 데이터의 값이 명확하고, 아날로그 영상보다 화질이 우수하다

2) 컴퓨터 기술의 발전을 그대로 반영하여, 발전 가능성이 높다

3) 디지털 데이터 처리 방법을 활용하며, 디지털 데이터 저장 장치를 이용해 영구적으로 저장이 가능하다

4) 데이터 통신 응용 분야에서 전송이 가능하다

영상처리 기술

1) 영상을 더욱 높은 질의 영상으로 만들거나 일그러뜨리는 것

2) 영상의 두드러진 특징을 더욱 두드러지게 하는 것

3) 다른 영상의 일부분으로 새로운 영상을 만드는 것

4) 영상 획득 시 변질된 영상을 복원시키는 것

컴퓨터 그래픽스 vs 영상처리

현재는 볼륨 가시화와 모핑 기술의 출현으로, 둘의 구분은 불분명합니다.

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컴퓨터 그래픽스

- 합성 영상을 생성

- 2, 3차원 물체를 가지고 작업

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영상처리

- 이미 만들어진 영상을 조작

- 2차원 데이터만 작업

디지털 영상처리 기술 분류

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1) 영상 강조 (개선)

- 분석, 영상 표시를 위해 특정 영상의 특징을 강조하는 과정

- 종류 : 평활화, 첨예화, 잡음 제거

- 사용되는 기술 : 색상 대조를 통한 영상 강조, 히스토그램 평활화, 엣지 샤프닝

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2) 영상 복원

- 훼손되거나 오류 때문에 왜곡된 디지털 영상을 원래의 디지털 영상과 가장 가까운 형태로 복원하는 과정

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3) 영상 인식​

- 영상에 포함된 의미를 분석, 해석하는 과정

- 객체나 형상에서 주요 속성을 추출하여 식별할 수 있는 클래스나 카테고리로 분류하는 기술

- 디지털 영상 입력, 전처리, 영상 분할, 특징 추출, 인식의 처리 단계 과정을 거친다.

- 아래는 KAISION이라는 글자를 영상에서 해석해서 가져온 예시이다.

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4) 영상 압축

- 효율적으로 저장, 전송하기 위해 불필요하거나 중복되는 부분을 제거하는 과정

- 무손실 압축 기법 : 압축한 뒤 다시 복원해도 복원 영상이 압축 이전의 원본과 영상의 차이가 없다

- 손실 압축 기법 : 원본 영상보다 품질이 좋지 않다

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5) 영상 변환

- 디지털 영상을 다른 형태의 데이터로 변환하는 과정

- 변환 종류 : 푸리에 변환, 이산 코사인 변환, 웨이브렛 변환

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6) 영상 분석

- 디지털 영상의 속성을 수치화하거나, 특정 영역을 추출하는 과정

디지털 영상처리 알고리즘 분류

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1) 화소 점 처리 (Point Processing)

- 화소 점의 원래 값이나 위치를 기준으로 화소 값을 변경

- 산술 연산, 논리 연산

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2) 영역 처리 (Area Processing)

- 화소의 원래 값과 이웃하는 여러 화소가 서로 관계하여 생성된 화소 값을 기준으로 값 변경

- 블러링 : 세세한 부분까지 제거해서 영상을 흐리게 만든다

- 샤프닝 : 상세한 부분까지 강조해서 대비 효과를 만든다

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3) 기하학 처리 (Geometric Processing)

- 디지털 영상 화소의 위치나 화소의 모임인 배열을 변화시키는 방법

- 스케일 : 영상 크기를 줄이거나 확대

- 영상을 회전시키거나, 다른 곳으로 이동

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4) 프레임 처리 (Frame Processing)

- 2개 이상의 서로 다른 영상으로 각종 연산을 조합하여 새로운 화소 값을 생성

- 산술 연산, 논리 연산