Computer Vision Theory : Digital Image Processing이란?

상위 목록: Theory 하위 목록: ComputerVision 작성 날짜: 2018-10-20 읽는 데 13 분 소요

Digital Image Processing 이란?

Digital Image Processing이란 디지털 이미지를 신호 처리하는 분야로 이미지로부터 유의미한 정보를 얻기 위하여 사용되는 일련의 알고리즘을 의미합니다.

변환, 분류, 탐지, 인식, 검출, 분석, 왜곡, 수정, 향상, 복원, 압축, 필터링 등의 다양한 처리를 할 수 있습니다.

위에서 언급된 알고리즘을 처리하기 위해서는 이미지나 영상을 컴퓨터가 처리할 수 있는 데이터로 변경해야 합니다.

디지털 이미지는 2차원 배열 형태로 표시할 수 있습니다. 2차원 배열의 행과 열은 픽셀의 좌표(x, y)가 되며, 특정 행과 열에 포함된 값은 픽셀의 값(r, g, b)가 됩니다.

그러므로, 2차원 평면 공간에서 이미지의 픽셀의 좌표와 해당 값을 알 수 있습니다.

이 정보를 토대로 일련의 알고리즘을 통해 특정 형태를 가지고 있는 픽셀들의 위치를 찾거나, 조건에 만족하는 픽셀들의 값을 알아낼 수 있습니다.

이를 신호 처리 기법이라 하며, 알고리즘을 통해 이미지에서 원하는 정보를 얻을 수 있습니다.

이미지 프로세싱(영상 처리)은 1964년 미국의 제트 추진 연구소(Jet Propulsion Laboratory)에서 시작되었습니다.

미국 항공우주국(NASA)의 우주 개발 계획, 무인 탐사 우주선 등의 연구 개발 및 운용을 담당하는 연구소입니다.

디지털 이미지 프로세싱의 탄생은 달 표면을 촬용한 위성 사진의 화질과 왜곡을 개선하기 위하여 디지털 컴퓨터를 사용하면서 시작되었습니다.

달 표면의 근접 이미지를 지구로 전송한 미국 최초의 우주 탐사선 Ranger 7에서 전송된 달 영상은 카메라의 성능과 왜곡으로 인해 정확한 달 표면 이미지를 제대로 확인할 수 없었습니다.

우주선에서 전달된 달 표면 영상의 화질과 왜곡 등을 복원하기 위해 디지털 이미지 프로세싱을 적용하는 계기가 되었습니다.

달 표면 영상의 화질 개선과 기하학적 왜곡 보정 등을 통해 디지털 이미지 프로세싱의 유의미한 결과를 얻어내었고, 우주 탐사 이외에도 산업 현장과 의학 분야에도 적용되기 시작했습니다.

이 후, 디지털 이미지 프로세싱 분야는 물체 인식, 제조 공정 자동화, 의료 영상 처리, 문자 인식, 얼굴 인식 등의 영역까지 발전하였습니다.

이미지 프로세싱은 영상의 모든 형태의 정보처리를 의미하며, 주로 영상의 인식과 이해 등을 중점적으로 연구하고 해석하는 분야입니다.

즉, 영상이나 이미지를 재가공하여 정보를 추출하는 역할을 합니다.

다양한 이미지 프로세싱 기법이 존재하며, 일상 생활에서도 쉽게 접할 수 있는 이미지의 확대, 축소, 회전, 색상 보정 등도 이미지 프로세싱 기법들 중 하나입니다.

비교적 간단하다고 생각했었던, 이미지 확대나 회전도 아핀 변환(Affine Transformation) 연산을 적용해 이미지를 변경합니다.

비교적 심화된 연산으로는 인식, 분석, 조작 등이 있습니다.

인식은 육안으로 식별이 불가능한 영역에서 차이점을 찾아 다른 이미지 또는 영상과 비교 분석하여 특징을 찾는 것을 의미합니다. 지문 인식, 병변 검출 등이 있습니다.

분석은 이미지 프로세싱에 의하여 보정 및 변형된 이미지에서 특징을 찾아내는 것을 의미합니다. 물체의 치수를 측정하거나 위성 사진 분석 등을 의미합니다.

조작은 이미지가 너무 흐리거나 노이즈가 많은 경우, 이를 보정하거나 원하는 정보를 얻기 위하여 변형하는 것을 의미합니다.

주로, 전처리 단계에서 가장 많이 쓰이며 가장 중요한 부분입니다.