[디지털 영상처리] 화소 점 처리 (3)

디지털 영상처리 (1).pptx

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화소 점 처리

화소 점 처리란

원 화소의 값이나 위치를 바탕으로 단일 화소 값을 변경하는 기술
다른 화소의 영향을 받지 않고 단순히 화소 점의 값만 변경하므로 포인트 처리라고도 함.
산술연산, 논리연산, 반전, 광도 보정, 히스토그램 평활화, 명암 대비 스트레칭 등의 기법

 

히스토그램

관측한 데이터가 분포된 특징 을 한눈에 볼 수 있도록 기둥 모양으로 나타낸 것
가로축에는 레벨을, 세로축에는 각 레벨의 빈도 수를 표시.
즉, 영상의 밝기값을 가로축, 세로축은 가로축의 밝기 값에 대응하여 디지털 영상 내의 화소 수

보통 명암의 대비를 조정하는 데 사용.
선명도를 제어하는 대표적인 기술.

히스토그램 평활화
= 편중된 디지털 영상의 히스토그램을 골고루 분산시켜 영상 전체의 명암 대비를 높여 줌.

히스토그램 명세화
= 디지털 영상이 원하는 히스토그램을 갖게 해주는 기술로, 특정 부분의 명암 대비를 높일 수 있다.

산술 연산

화소값의 덧셈연산 : 화소 + a : 영상의 밝기 증가
화소값의 뺄셈연산 : 화소 - a : 영상의 밝기 감소
화소값의 곱셈연산 : 화소 * a : 밝기 차이 증가, 뚜렷해짐, 밝은곳은 더 밝게, 어두운 부분은 약간 밝아짐 
화소값의 나눗셈연산 : 화소 / a : 밝기 차이 감소, 희미해짐, 밝은곳은 많이 어두워짐, 어두운 곳은 약간 어두워짐

산술연산의 문제점과 해결 방법

최대값이 255, 최소값이 0인데 연산의 결과로 초과할 수 있다. 
이 때 클램핑 기법, 랩핑 기법을 적용함.

클램핑 기법

연산의 결과 값이 최소값보다 작으면 그 결과 값을 최소값으로,
최대값보다 크면 결과 값을 최대값으로 한다.

랩핑 기법

연산의 결과 값이 최소값보다 작으면 그 결과 값을 최소값으로 하고,
최대값보다 크면 최소값부터 최대값까지를 한 주기로 해서 이를 반복하는 기법.

 

디지털 영상의 논리 연산

화소값의 AND 연산 : 원하는 비트를 선택적으로 0으로 만드는 기능이 있어서 마스크 연산이라고도 한다.
화소값의 OR 연산 : 특정 비트를 선택적으로 1로 구성할 수 있어 선택적-세트연산이라고도 한다.
화소값의 XOR 연산 : 입력이 서로 다를 때만 1을 출력하는 연산으로 두 데이터를 비교하므로 비교연산이라고도 한다.
화소값의 NOT 연산 : 화소 비트를 반전시키는 일을 한다. 검정은 흰색으로, 흰색은 검정으로.

디지털 영상의 다양한 화소 점 처리 기법

화소 점 처리를 일반화된 식으로 표현하면 다음과 같다.
Output(q) = T[Input(p)]
p는 입력 영상의 화소 값이고, T로 화소 값을 변환한다. q는 값을 변환하여 얻는 출력 화소 값이다.


명암변환

밝기를 변경하며, 미리 지정된 변환 함수를 바탕으로
입력 영상의 이전 화소를 새로운 화소로 변환하는 점 처리 기법.

널 변환

입력 영상을 출력 영상으로 변환해도 변화가 없는 것을 말한다.
단순히 입력 화소를 출력 화소로 바꾸는 변환
Output(q) = Input(p)

영상 반전 변환

사진학적 역변환
각 화소의 값이 영상 내에 대칭이 되는 값으로 변환된다.
Output(q) = 255 - Input(p)

감마 보정

입력 값을 조정하여 출력을 제대로 만드는 과정
함수의 감마 값( )에 따라 영상을 밝게 하거나 흐리게 조절할 수 있음
감마 값이 1보다 크면 영상이 어두워지고, 1보다 작으면 영상이 밝아진다.

명암 대비 스트레칭

밝기의 차이를 크게 하는 것  
영상의 가장 밝은 값을 최대 밝게, 가장 어두운 값을 최대 어둡게 설정하여
높은 명암 대비를 보이는 영상을 생성하는 것 

명암 대비 압축

밝기의 차이를 적게 하는 것
영상의 가장 어두운 값을 밝게 가장 밝은 값을 어둡게 하여
밝기 차이를 줄임으로써 낮은 명암 대비를 보이는 영상을 생성하는 것

경계 값을 이용한 처리

디지털 영상의 화소 값을 주어진 경계 값으로 그룹화하여
결국 화소 값의 수를 감소시키는 처리 방법

포스터 라이징

영상에서 화소에 있는 명암 값의 범위를 경계 값으로 축소
경계 값 8개로 8비트 그레이 레벨 영상을 포스터라이징 처리하면, 명암 값 256개가 명암 값 8개로 변경됨.

이진화

경계 값을 이용해 값이 두 개만 있는 영상으로 변환해 주는것
보통 그레이 레벨 영상을 이진 영상으로 변환할 때 사용
값이 두 개뿐이라서 영상을 쉽게 분석할 수 있고,
명암 대비가 매우 낮은 영상에서는 배경과 물체를 확실하게 구분할 수 있게 해줌.

범위 강조 변환

영상에서 한 부분의 화소는 원 상태를 그대로 유지한 채 일정 범위의 화소만 강조하는 변환
원하는 부분의 화소 값이 더 커지거나 작아져 다른 부분과 비교해서 더욱 도드라져 보임.