1장. 디지털 영상처리의 개념(1) 임은경 2주차 - 디지털영상처리의개념.

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1 1장. 디지털 영상처리의 개념(1) 임은경 2주차 - 디지털영상처리의개념

2 차례 및 목적 차례 영상처리의 개념 영상처리의 응용분야 영상처리의 전망 영상처리에 대한 이야기 영상 데이터에 대한 이해
2주차 - 디지털영상처리의개념

3 차례 및 목적 차례 오픈소스 CxImage로 영상다루기 CxImage 제공 함수 목록 영상처리 프로그래밍 패턴
영상 읽기 영상 보기 영상 저장 CxImage 기반 영상 처리 프로그램 작성 – 지터 효과(jitter effect) CxImage 기반 visualGS 라이브러리 작성과 지터 효과 프로그램 작성 수행시간 측정하기 CxImage 제공 함수 목록 2주차 - 디지털영상처리의개념

4 영상처리 개념 영상처리에 대한 이야기 1920년 대 미국과 유럽 간 신문 사진 전송
영상처리의 시초 1964년 미국 캘리포니아 제트추진연구소에서 시작 달의 표면을 찍은 위성 사진의 화질 개선 그 이후, 1906년대 – 우주 연구와 관련된 영상처리가 주류 1980년대 – CT, MRI 등 의료영상 분야의 발전 1990년대 – 인터넷 시대가 도래하며 검색, 컴퓨터 비전, 그래픽스 방송 등의 다양한 응용분야로 확장 그림 1.1 , 그림 1.2  이미지 검색 분야에 대한 현황을 보여줌 2주차 - 디지털영상처리의개념

5 영상처리 개념 디지털 영상처리란 사진정보(아날로그 정보)를 ‘디지털정보’로 전환한 후, ‘디지털 컴퓨터’에서 처리한다는 의미
모든 입출력은 디지털 영상으로… 영상 카메라를 통해 획득된 영상(또는 이미지)을 컴퓨터를 통해 확대, 축소, 이동, 회전, 편집 등과 같은 정보처리를 행하는 일로 정의할 수 있다. 2주차 - 디지털영상처리의개념

6 영상처리 개념 영상처리 효과들… 영상을 자세히 보고 싶다  샤프닝 대략적인 모양을 얻고 싶다  영상분할
p.7 대략적인 모양을 얻고 싶다  영상분할 잡음을 제거할 수 없을까?  잡음 제거 필터링 특수효과를 주고 싶다  세피아톤 효과 p.8 2주차 - 디지털영상처리의개념

7 영상처리 개념 영상처리의 세부 기술 범위 Image Transforms Image Enhancement
Image Restoration Image Compression Image Segmentation Representation and Description Recognition and Interpretation Image Transmission 2주차 - 디지털영상처리의개념

8 영상처리 개념 영상처리의 가장 기본적인 처리 영상처리,컴퓨터 비전과 컴퓨터 그래픽 영상을 조작한다 영상을 분석한다
영상을 인식한다 영상을 전송 및 복원한다 영상처리,컴퓨터 비전과 컴퓨터 그래픽 영상 (Image) 기술 (Description) 컴퓨터그래픽 컴퓨터비전 영상처리 2주차 - 디지털영상처리의개념

9 영상데이터에 대한 이해 영상데이터 2차원 배열 구조
화소를 기준으로 높이 x 너비의 크기를 갖는 2차원 배열 구조의 데이터로 되어있음 2주차 - 디지털영상처리의개념

10 디지털 영상의 내부 전형적인 디지털 영상 가로 및 세로의 크기가 M , N의 픽셀(pixel, 화소)로 이루어짐
저장된 영상데이터는 2차원 배열 형태를 이룸 영상데이터의 값 흑백영상의 경우 픽셀의 값이 0에서 255의 값을 가짐 ?? 흑백영상(M X N) 한장의 크기? 각 값들은 밝기값을 표현함 칼라영상의 경우 하나의 픽셀이 Red, Green, Blue로 로 나뉘어짐 칼라영상 한장의 크기? 해상도와 비교해서 표현 2주차 - 디지털영상처리의개념

11 영상데이터에 대한 이해 영상데이터는 크게 화소에 있는 값과 구조에 따라 분류 이진 영상 명암도 영상 RGB 영상 인덱스 영상
2주차 - 디지털영상처리의개념

12 디지털 영상처리 디지털 영상 분석이란 디지털 영상처리의 예 디지털 영상 안에 담긴 내용을 묘사하고 인식하기 위한 작업을 의미
컴퓨터 비젼이라고도 함 디지털 영상처리의 예 2주차 - 디지털영상처리의개념

13 참고 사항 - RGB 컬러 입방체 R G B 빨강 노랑 흰색 검정 파랑 청록(cyan) 자홍 (magenta) 초록
2주차 - 디지털영상처리의개념

14 참고 사항 - 컬러의 모형 가산 색 모형 감산 색 모형 RGB 컬러 모형 CMY 컬러 모형 2주차 - 디지털영상처리의개념

15 디지털 영상처리의 특징 정확성 재현성 제어가능성 과도한 데이터량 디지털 데이터로 전환 후, 컴퓨터가 처리하므로…
알고리즘을 이용하여 컴퓨터가 처리되므로 동일한 결과 유도 제어가능성 필요한 파라미터를 직접 설정하고 조정하는 것이 용이 프로그램을 통해 데이터를 처리하므로… 프로그램을 변경하여 다양한 처리가 가능 과도한 데이터량 흑백 영상 640 X 480 = 307 Kbyte 초당 20프레임 이상 처리하는데, 1초에 6.4Mbyte 칼라의 경우는 더 늘어남 과도한 데이터량을 가지므로  이 데이터를 처리하는데 많은 시간이 필요함 2주차 - 디지털영상처리의개념

16 참고사항 - 디지털 영상처리의 적용분야에 따른 분류
저수준 단계(Low-Level) 영상처리 디지털 영상을 획득하고 출력하기 위한 가장 기본적인 영상처리를 말한다. 예) 잡음에 대한 처리, 영상 향상 기술 중간수준 단계(Mid-Level) 영상처리 획득된 영상데이터로부터 영상 해석을 위한 상징적 표현(symbolic representation)을 나타내기 위해 특징벡터(feature vectors)를 추출하는 단계를 말한다. 영상의 특징을 추출 고수준 단계(High-Level) 영상처리 중간수준 단계에서 획득 된 정보를 이용해서 영상을 해석하는 단계이다. 이 단계는 인공지능, 패턴 인식과 같은 연구분야와 관계되며, 인간의 시각 인지 기능을 모방하고자 하는 단계이다. 예) 번호판 영역 추출, 숫자 추출 … 2주차 - 디지털영상처리의개념

17 참고사항 - 영상 처리 연구 분야에 따른 분류 디지털 영상 형성 디지털 영상 복원 디지털 영상 향상 디지털 영상 변환
디지털 영상 코딩 및 압축 디지털 영상 분석 2주차 - 디지털영상처리의개념

18 참고사항 - 영상 처리 연구 분야에 따른 분류 디지털 영상 형성(Digital Image Formation)
디지털 영상 형성이란 영상처리를 위한 가장 첫번째 단계를 말한다. 영상 카메라를 통해 3차원의 실세계 아날로그 신호을 2차원의 디지털 신호로 변환하여 디지털 영상을 만드는 과정이다. 그림 1-9. 핀홀(pinhole) 카메라 모델에 따른 원근 투영(perspective projection) 기법에 의한 영상 형성 2주차 - 디지털영상처리의개념

19 그림 1-10. 영상 복원(image restoration)
참고사항 - 영상 처리 연구 분야에 따른 분류 디지털 영상 복원(Digital Image Restoration) 디지털 영상 복원이란 디지털 영상 형성과정 중에 발생한 영상의 변형이나 영상 질(quality)의 저하로 인한 문제를 해결하려는 연구분야이다. 영상저하의 원인은 하드웨어 상의 문제로 인해 발생할 수 있으며, 대개 통계학적인 특성을 가진다. 따라서 이러한 통계학적인 특성을 분석하고 이를 수학적 모델로 만들어 해결하고자 하는 분야이다. 그림 영상 복원(image restoration) 2주차 - 디지털영상처리의개념

20 그림 1-11. 영상 향상(image enhancement)
참고사항 - 영상 처리 연구 분야에 따른 분류 디지털 영상 향상(Digital Image Enhancement) 디지털 영상 향상이란 그림 1-11과 같이 디지털 영상의 질(quality)을 높이기 위한 것이다. 즉, 인간의 눈으로 영상을 보았을 경우, 분명하게 인지할 수 있도록 하는 것이다. 영상 질 저하 원인: 하드웨어적인 잡음, 빛(illumination)이나 조명, 야간(night), 눈, 비, 안개 등과 같은 환경적 영향 해결책: 오브젝트 윤곽을 좀더 선명하게 하는 기법(image sharpening), 잡음제거(noise reduction) 기법, 환경 적응화(environmental adaptation) 기법 그림 영상 향상(image enhancement) 2주차 - 디지털영상처리의개념

21 참고사항 - 영상 처리 연구 분야에 따른 분류 디지털 영상 변환(Digital Image Transform)
디지털 영상 변환은 영상을 분석하기 위한 수단으로 영상칼라 정보 자체에서 오브젝트를 분석하기 어려운 경우, 주파수 공간과 같은 다른 공간으로 변환한 후에, 변환된 공간에서 오브젝트를 분석하는 것을 말한다. 주파수 공간으로 영상 변환을 위해 FFT(Fast Fourier Transform), DCT(Discrete Cosine Transform), Wavelet 과 같은 알고리즘 등이 있음. 2주차 - 디지털영상처리의개념 그림 원 영상 및 주파수 공간으로 변환 된 영상

22 참고사항 - 영상 처리 연구 분야에 따른 분류 디지털 영상 코딩 및 압축(Digital Image Coding and Compression) 디지털 영상 코딩 및 압축은 획득된 영상데이터의 크기를 줄이고자 하는 연구분야이다. 디지털 영상 데이터는 사실 많은 데이터 저장공간을 요구한다. 예로, 세로, 가로의 크기가 1024*1024이며, 256개의 칼라를 표시할 수 있는 카메라를 통해 데이터를 획득했다고 가정하면, 한 장의 영상 데이터를 표현하기 위해 1,048,576 바이트(=1024*1024*1)가 필요하다. 영상데이터에서 칼라분포를 분석해보면, 이웃하는 칼라의 색은 대부분 같거나 유사하다. 따라서 이러한 특성을 통해 데이터를 압축하는 방식을 사용한다. 영상 압축은 영상 통신시에 거대한 데이터 전송 시 유용하게 사용될 수 있다. 2주차 - 디지털영상처리의개념

23 그림 1-13. 영상 분석 예: 이동 물체 검지 및 분석, 인식
참고사항 - 영상 처리 연구 분야에 따른 분류 디지털 영상 분석(Digital Image Analysis) 디지털 영상 분석이란 그림 1-13과 같이 획득된 영상 데이터 내에 존재하는 오브젝트들을 검지(object detection)해서 이를 인식(object recognition)하고자 하는 것이다. 또한 인식된 결과를 통해 상황 분석(situation assessment)을 수행할 수도 있다. 그림 영상 분석 예: 이동 물체 검지 및 분석, 인식 2주차 - 디지털영상처리의개념

24 참고사항 - 영상처리 알고리즘에 따른 분류 픽셀 기반 처리 영역 기반 처리 기하학적 처리 단일 영상 여러 영상
2주차 - 디지털영상처리의개념

25 참고사항 - 영상처리 알고리즘에 따른 분류 단일 영상에서의 픽셀 기반 처리 픽셀의 원래 값이나 위치에 기반한 픽셀 값을 변경
2주차 - 디지털영상처리의개념

26 참고사항 - 영상처리 알고리즘에 따른 분류 여러 영상을 이용한 픽셀 기반 처리
두 개 이상의 영상들에 대한 연산을 기반으로 하여 픽셀 값들을 생성함 2주차 - 디지털영상처리의개념

27 참고사항 - 영상처리 알고리즘에 따른 분류 영역 기반 처리
픽셀의 원래 값과 이웃하는 픽셀의 값을 기반으로 하여 픽셀 값을 변경 2주차 - 디지털영상처리의개념

28 참고사항 - 영상처리 알고리즘에 따른 분류 기하학적 처리 픽셀의 위치나 배열을 변화시킴 2주차 - 디지털영상처리의개념

29 디지털 영상처리의 응용분야 OA용 영상처리 의료용 영상처리 위성사진의 처리 FA용 영상처리 방송.영화에서의 영상처리
자동 영상 인덱싱 고화질의 영상압축 및 통신 2주차 - 디지털영상처리의개념

30 디지털 영상처리의 응용분야 OA(office automation)용 영상처리 가장 일반적인 응용분야
예 - OCR(Optical Character Recognition) 스캐너를 통해서 얻은 영상에서 자동으로 문자를 인식하는 s/w 주로 흑백 이진 영상이 취급 대 상이 됨 다른 예 CAD도면의 자동입력이나 우편 번호를 인식하여 편지를 자동으 로 분류하는 시스템 2주차 - 디지털영상처리의개념

31 디지털 영상처리의 응용분야 의료용 영상처리 가장 잘 알려진 예제 의료용 시스템에서 중요한 역할을 담당
MRI(Magnetic Resonance Image) X-ray영상 등에서 필요한 부분만을 부각하여 표현이 가능 의료용 시스템에서 중요한 역할을 담당 2주차 - 디지털영상처리의개념

32 디지털 영상처리의 응용분야 위성사진의 처리 사용 분야 가시화를 증가시키기 위해 영상 복원 분야에서 많은 연구가 진행
군사용, 해양, 기후 조사 지형의 3차원 형상을 자동으로 추출 특정 위치 자동 발견 가시화를 증가시키기 위해 영상 복원 분야에서 많은 연구가 진행 2주차 - 디지털영상처리의개념

33 디지털 영상처리의 응용분야 FA용 영상처리 자동화용 영상처리 예 이러한 분야의 영상처리
영상처리가 실용적으로 가장 잘 적용되는 분야 예 공장에서 부품결함의 자동 검출 마크의 인식 반도체 웨이퍼의 결함검사 조립을 위한 위치 정합 이러한 분야의 영상처리  머신비전(Machine vision) 2주차 - 디지털영상처리의개념

34 디지털 영상처리의 응용분야 방송/영상에서의 영상처리 사용 예 영상 몰핑 일기예보 영화의 장면들…
컴퓨터 그래픽 기술과 영상처리 기술이 결합한 환상적인 장면을 만듬 영상 몰핑 2주차 - 디지털영상처리의개념

35 디지털 영상처리의 응용분야 자동 영상 인덱싱 영상 인덱싱(image indexing)
인터넷에 있는 이미지데이터나 동영상을 뒤져 필요로 하는 정보를 포함하는 영상데이터를 자동으로 찾아오는 기술 영상이 담고 있는 내용인 컨텐츠를 자동으로 해석해주는 기술이 요구됨 예제 : 키워드 – 풍경을 찍은 영상 2주차 - 디지털영상처리의개념

36 디지털 영상처리의 응용분야 고화질의 영상압축 및 통신 대량의 데이터를 저장하기 위한 방법 영상 압축
영상의 화질의 열화를 최소화하면서 고속으로 많은 양의 데이터를 최소의 크기로 만들어줌 JPEG, MPEG-1, 2, 4 2주차 - 디지털영상처리의개념