[영상 처리] 화소 영역 처리의 활용 ( 엠보싱, 블러링, 샤프닝, 경계선 검출)

화소 영역 처리

입력 화소와 그 주위의 화소 값을 함께 고려하여 화소 값을 변경하는 공간 영역 연산입니다.

화소의 원 값과 위치를 바탕으로 화소 값을 변경하는 화소 점 처리와 다른 기술입니다.

Output_pixel[x, y] : 회선 처리로 출력한 화소

I[m, n] : 입력 영상의 화소

M[m, n] : 입력 영상의 화소에 대응하는 가중치( 마스크 값 )

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마스크는 입력 영상의 화소의 수랑 같고, 각각의 위치의 가중치를 말합니다.

이런 마스크가 적용된 영상을 회선 마스크(Convolution Mask)라고 합니다.

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화소 영역 처리는 회선 기법(Convolution Technique)을 사용합니다.

회선 기법을 사용하는 회선 처리(Convolution Processing)는 원시 화소와 이웃하는 각 화소에 가중치를 곱한 합을 출력화소로 생성하는 방법입니다.

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입력 영상과 회선 마스크 영상이 있습니다. 이 둘을 회선 기법을 사용하여 출력 화소(I5)를 생성해봅시다.

입력 화소의 중심을 기준으로 마주보는 화소를 곱하고 모두 합산한 값을 I5에 새롭게 지정합니다.

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화소 영역 처리 활용 - 엠보싱 효과

엠보싱 효과는 입력 영상을 양각 형태로 보이게 하는 기술입니다.

특정 부분이 볼록해 보이는 효과를 가져옵니다.

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아래와 같이 원본 이미지를 엠보싱 효과를 주면 뽀송뽀송하게 바뀝니다.

노이즈가 감소하였지만, 원본의 이미지도 망가지게하는 기술입니다.

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화소 영역 처리 활용 - 블러링 효과

블러링 효과는 영상의 세밀한 부분을 제거하여 영상을 흐리게 하거나 부드럽게 하는 기술입니다.

즉, 영상의 세밀한 부분인 주파수 축에서 보이는 고주파 성분을 제거합니다.

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사용하는 가중치의 회선마스크인 저역통과 필터(Low Pass Filter)는 저주파만 통과시키고, 고주파는 통과시키지 않으므로 고주파 성분으로 구성된 노이즈가 감소합니다.

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아래 그림과 같이 마스크 크기에 따라 블러링 정도가 다릅니다.

이렇게 마스크 사이즈가 클수록 효과가 강하지만, 계산량이 증가합니다.

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화소 영역 처리 활용 - 샤프닝 효과

블러링과 반대의 기술입니다.

즉, 샤프닝 효과는 영상의 상세한 부분을 더욱 더 강조하는 기술로, 저주파 성분을 제거합니다.

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마찬가지로, 사용되는 가중치의 회선 마스크는 고역 통과 필터(High Pass Filter)로 고주파만 통과시키고, 저주파는 통과시키지 않습니다.

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화소 영역 처리 활용 - 경계선 검출

경계선 검출 기법은 말 그대로 경계선을 찾아내는 기술입니다.

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경계선은 영상의 밝기가 낮은 값에서 높은 값으로, 또는 그 반대로 변하는 지점을 말합니다.

이러한 경계선이 있어 입력한 영상의 정보가 많이 들어 있습니다.

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