서론(introduction)

• 영상처리 기본 과정 : 영상입력 -> 전처리 -> 특징 추출 -> 인식 및 해석

• 영상(Image) : 2차원 평면 위에 그려진 시각적 표현물 (사진, 동영상 포함하는 개념)

• 해상도 :
  

• 흑백 영상(gray image) :

  f(x,y)= 영상의 밝기
  ->명암도 범위=[black, white]= (8bit경우)[0,255]

• 컬러 영상(color image) :

  f(x,y) = {f_r(x,y),f_g(x,y),f_b(x,y)} ->R(red),G(green), B(blue)
  각각 명암도로 표현 ->각 8bit 총 3byte

영상의 디지털화

표본화(Sampling)

1. 아날로그 신호는 무한히 많은 값을 가지지만, 디지털 영상은 유한한 개수의 값을 사용
   표본화(Sampling)는 이러한 연속적인 아날로그 신호를 일정한 간격으로 픽셀(Pixel)로 샘플링하여 디지털 영상을 생성
   여기서, 디지털 영상을 구성하는 최소 단위 픽셀은 표본화로 생산한 이산적인 점

2. 이미지 해상도(Resolution)은 표본화에서 표본 갯수에 따라 차이가 발생
   즉, 표본화는 공간(Spatial size) 해상도를 결정( ex).256*256픽셀, 64*64픽셀)

3. 샘플링 주기가 짧을수록 해상도가 좋아지지만, 디지털양이 많아지고 계산의 복잡도가 증가함 서로 상반관계

표본화 간격에 따른 해상도 차이

양자화(Quantization)

양자화(Quantization)는 표본화된 각 픽셀의 밝기나 색
즉, 명암도을 정해진 몇 단계로 근사화하는 과정(1픽셀=8bit 경우 명암도는 0~255, 256단계 표현가능)

양자화는 그레이 레벨 해상도(진폭)를 결정
양자화가 많을수록 그레이 레벨(gray scale)이 많아 표현할 수 있는 색상이 많음.
비트 수가 증가함에 따라 그레이 레벨의 수는 지수적으로 증가

부호화(encoding)

부호화 단계는 1차원 신호와 마찬가지로 양자화된 화소의 밝기나 색 데이터를 2진수로 표현하는 과정

1차원 신호와 달리 디지털 영상의 데이터 양은 굉장히 많기 때문에, 단순히 2진수로 변환하지 말고 압축 부호화를 수행해야 함

컬러 영상과 흑백 영상 요약

디지털 영상의 종류

1) 이진 영상(Binary Image)

f(x,y) = 0,1

• 화소 값이 흑백으로만 구성된 영상

• 양자화를 진행할 때, 양자화 비트 수를 1로 지정

• 값이 2가지라 처리속도가 빠르다

• 경계 구분이 정확하지 않은 영상에선 영상 정보가 손실될 수 있다
  

2) 그레이 레벨 영상(Gray-Level Image)

0 <= f(x,y) <= 2^n-1

• 비트가 더 많아서 이진 영상보다 더 많은 색상으로 더 밝게 표현

• 각 화소의 밝기가 여러 단계 (흑백 사진)

• 밝기의 단계는 검정색에서 회색, 회색에서 흰색으로 끝남 ( 단계 수는 양자화 비트 수로 결정 )

3) 컬러 영상 (Color Image)

f(x,y) = {f_r(x,y),f_g(x,y),f_b(x,y)}

• 각 색을 그레이 레벨 영상처럼 독립적 형태로 처리하고 합쳐서 색을 표현

• 각 색의 상호작용이 너무 커서 영상 처리가 어렵다