디지털영상처리 - 화소 처리 이론

화소 처리  첫번째

영상 화소의 접근
영상 처리 : 2차원 데이터에 대한 행렬 연산

 

영상처리 프로그래밍을 한다는 것

- 영상이라는 2차원 데이터의 원소 값을 개발자가 원하는 방향으로 변경하는 것
- 영상을 다루려면 기본적으로 영상의 화소 접근, 값 수정, 영상 생성이 가능해야함

디지털 영상은 화소들로 구성되며, 하나의 화소값은 0~255의 값을 가진다. 화소값 0은 검은색을, 255는 흰색을 의미한다. 그 사이의 값들은 진한 회색에서 연한 회색까지를 나타낸다. 화소값이 회색의 비율 정도로 표현되고, 이 값을 가지는 화소들이 모여서 구성된 영상을 그레이 스케일 영상이라 한다.

 

화소 밝기 변환

그레이 스케일 영상
흑백 영상?
 - 단어 자체의 의미: 검은색과 흰색의 영상, 의미 안 맞음

그레이 스케일(gray-scale) 영상 , 명암도 영상
 - 0~255 사이의 값들은 다음과 같이 진한 회색에서 연한 회색 사이의 밝기값 

행렬(ndarray 객체)의 모든 원소에 스칼라 값을 더하면 영상의 밝기를 밝게 하며, 스칼라 값을 빼면 영상 밝기를 어둡게 한다. 또한, 행렬에 스칼라 값을 곱하면 영상의 대비를 조절할 수 있다.

 

영상 화소의 표현

화소값은 0~255의 값을 가지는데 0은 검은색을, 255는 흰색을 의미
영상 화소는 수학적 의미로는 행렬의 형태로, 프로그램 측면에서는 배열의 개념으로 접근해서 처리함

영상 밝기의 가감 연산

modulo 방식과 saturation 방식이 있음
modulo 방식 : 밝기 표현 범위인 0~255값을 벗어나면 오버플로우가 발생하여 엉뚱한 값이 나올 수 있는 방법임. (300→300-255=45로 표현)
saturation 방식 : modulo 방식의 문제점을 개선한 방법으로서 밝기 값이 255를 넘어가면 255로, 0보다 작아지면 0으로 강제 지정하는 방식.

행렬 덧셈 및 곱셈을 이용한 영상 합성

영상 행렬에 대해 덧셈과 곱셈 기능을 이용하여 두 영상의 합성이 가능
이때 각 영상의 반영 비율을 조정할 수 있음

명암 대비

상이한 두 가지 색이 경계에서 서로 영향을 미쳐 그 차이가 강조되어 나타나는 현상
같은 색도 인접한 색의 밝기에 따라서 다르게 보임
곱셈(xa) 영상 
     - 영상 대비 높임(a>0))
     - 영상 대비 낮춤(a<0))