목차 0 영상의 정의는 무엇이며 영상처리는 무엇인가 -

영상 처리 개요

영상은 밝기와 색상이 다른 일정한 수의 화소 (picture element)들로 구성된다.

영상처리(image processing)은 입력된 영상을 어떤 목적을 위해 처리하는 기술이다.

단순한 영상처리를 말해보자면 어두운 사진영상을 밝게 하기위해 화소 값을 증가시키거나, 반대로 너무 밝은 사진 영상에 대해 화소들의 값을 줄여서 상대적으로 어두운 영상을 만드는 것이 영상 처리이다.

영상에는 특성이라는 것으로 크게 나눌 수있다.

일반적으로 처리하고 난 결과가 영상인 경우는 기본적인 영상 처리 기술인 저수준 영상처리 라고한다. 예로서, 잡음을 제거하거나 영상을 사람들의 눈에 보기 좋게 향상시키는 영상 향상처리 등을 들 수있다.

이란적으로 저수준 영상처리는 [영상획득, 영상향상, 영상복원, 변환처리,영상압축], 고수준 영상 처리(컴퓨터 비전) [영상분할, 영상표현,영상인식] 으로 나눠진다.

일반적인 디지털 영상형성과정은

빛에너지가 물체에 비치고 물체는 빛을 받는다. 그 물체에 비친 빛의 일부가 반사되어 카메라 센서에 들어가 영상을 형성하게 만든다. 물체의 표면이 매끄러우면 빛이 많이 반사되어 카메라에 들어가고, 거칠면 빛의 일부가 카메라에 들어가게 될 것이다.

따라서 영상 f(x,y)는 다음과 같은 식으로 형성된다.

f(x, y) = i(x, y)*r(x, y)

여기서 i(x, y)는 물체에 비친 조명의 세기이며, r(x, y)반사 계수로서 0과 1 사이의 값을 가진다.

카메라 센서에 들어온 빛이 최종적인 디지털 영상을 형성하기 위해서는 표본화, 양자화란 두 단계가 필요하다.

카메라 센서에 감지된 값들은 아날로그 값이기에 무한개의 연속된 값을 가지고 있다. 따라서 먼저, 디지털 카메라에 표시하기 위해 카메라 해상도에 해당되는 유한개의 화소의 수마늠 입력 값을 취한다. 이것을 표본화 혹은 샘플링 단계라고 한다.(아날로그의 값을 디지털 값으로 바꿔주는 단계)

표본화 하여 구해진 값을 예를 들어 1.123123910238192031203 값을 1로 정수화 하는 것이 양자화 단계이다. 무한한 연속된 값을 유한화시키는 것.

디지털 영상의 표현과 영상의 처리

표본화수에 따라 세로 가로의 크기는 M과 N이 결정된다. 그리고 각 화소의 양자화 수준에 따라 밝기 값(gray - level)을 수준이 정해진다.

그리고 만일 k비트로 양자화 되었다면, 밝기값의 수준은 L = 2^k를 가진다. 즉 밝기 값을 0에서 L-1 수준의 밝기 값들을 표현된다.

그러면 이 영상을 저장하기 위해 필ㅇ한 저장 공간의 크기는 얼마일까? 먼저 화소수가 MXN개이고, 한개으 화소가 k비트로 표현되므로,

피리요한 저장공간은 S = MxNxK비트가 필요하다.

정리 - 

1. 영상처리는 어떤 목적을 위해, 입력된 영상에 수학적 연산을 화소에 가해 변화를 주는 것이다.

2. 영상 처리는 잡음 제거와 같은 저 수준 영상 처리로부터 물체 인식과 같은 고수준 영상처리까지 포함한다. 기본적인 영상처리는 저수준 영상 처리를 말한다.

3. 영상 처리의 역사는 IT기술에 힘입어 1960년대 초부터 본격적으로 가능하게 되었다.

4. 영상 처리의 관련 분야인 컴퓨터비전, 컴퓨터그래픽스는 서로 관련이 있고 서로의 구분은 입력의 형태로 구분할 수 있다.

5. 영상의 형성은 광원으로부터 물체에 비친 빛이 카메라 센서를 통해 영상을 형성하며 영상 f(x,y)는 조명의 세기 i(x, y)와 반사계수 r(x, y)의 곱으로 나타난다.

6. 디지털 영상은 표본화와 양자화 단계를 거쳐서 일정한 수의 화소의 집합 M x N 크기로 표현된다.

7. 영상 처리는 의료 분야, 방송통신 분야를 포함한 최근의 계산 사진학과 같은 다양한 응용분야들을 가지고 있고, 그 응용분야가 점차 확대도고 있다.