영상의 표현

raziel·2022년 1월 1일
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OpenCV

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◇ 영상(image)이란? ◇

  • 픽셀(pixel)이바둑판모양의격자에나열되어있는형태(2차원행렬)
  • 픽셀: 영상의기본단위, picture element, 화소(畵素)

◇ 영상표현 방법 ◇

그레이스케일(grayscale) 영상

  • 흑백사진처럼 색상정보가 없이 오직 밝기정보만으로구성된 영상
  • 밝기정보를 256 단계로 표현

트루컬러(truecolor) 영상

  • 컬러사진처럼색상정보를가지고있어서다양한색상을표현할수있는영상
  • Red, Green, Blue 색성분을 256 단계로표현
  • 256 = 16,777,216 색상표현가능

컬러영상의 픽셀값 표현

R, G, B 색성분의크기를각각0 ~ 255 범위의정수로표현

  • 0: 해당색성분이 전혀없는 상태
  • 255: 해당색성분이 가득있는 상태

프로그래밍언어에서 표현방법

3Bytes사용 : Python(튜플, numpy.ndarray)

컴퓨터에서 조절가능한 파라미터

( 채도 / 명도 / 해상도 ) - WHC 로 표현

영상에서 주로 사용되는 좌표계

영상데이터의 크기 분석

  • 그레이스케일영상: (가로크기) * (세로크기) Bytes
  • 트루컬러영상: (가로크기) (세로크기) 3Bytes

영상파일형식특징

BMP

  • 픽셀데이터를 압축하지않고 그대로저장 파일용량이큰편
  • 파일구조가단순해서별도의라이브러리도움없이파일입출력프로그래밍가능

JPG

  • 주로사진과같은 컬러영상을 저장
  • 손실압축(lossy compression)
  • 압축률이좋아서파일용량이크게감소
  • 디지털카메라사진포맷으로주로사용

GIF

  • 256 색상이하의영상을저장
  • 일반사진을저장시화질열화가심함
  • 무손실압축(lossless compression)
  • 움직이는GIF 지원

PNG(Portable Network Graphics)

• 무손실압축(컬러영상도무손실압축)
• 알파채널(투명도)을지원

아날로그 신호와 디지털 신호

  • DownSampling - 크게나누는 것
  • UpSampling - 잘게나누는 것

표본화◇ - 픽셀이 많아 질수록 디테일한 표현

  • 그레이스케일영상의 픽셀값 표현
  • 밝기성분을0 ~255 범위의정수로표현

양자화◇ - 왼쪽으로 갈 수록 표현력이 좋아진다.

◇ OpenCV가 영상을 표현하는 법 ◇

  • Unit8로 화소 표현
  • 0~255사이에 명도 표현
  • 256의 양자화 레벨이 나온다.
  • 명도 디지털화 = > 양자화
  • 아날로그 신호 연속적인 실수로 표현되는 신호
  • 디지털 신호는 아날로그신호를 표본화한 신호

-= 정리 =-

Q. 양자화 레벨이 높을수록 디지털 영상의 색상 표현력이 높다.

  • 양자화와 표본화 레벨이 높을수록 세세한 단위로 다양한 색을 표현할 수 있게 됩니다. 따라서 두 가지 모두 레벨이 높을수록 영상의 색상 표현력이 높아집니다.

Q. 표본화 레벨이 높을수록 디지털 영상의 색상 표현력이 낮다.

  • 표본화란 연속적인 입력도니 신호 중에서 특정 간격으로 신호를 수집하는 것을 의미한다.
  • 표본화란 연속적인 신호의 세기를 컴퓨터가 표현할 수 있는 간격의 단위로 값을 변환하는것을 의미한다.
  • 이미지에서 표본화 대상은 명도의 세기다.

Q.양자화 레벨이 높을 수록 이미지 해상도가 증가한다.

  • 양자화와 표본화 레벨은 표현할 수 있는 정도의 수를 나타내기 때문에 해상도가 높은 이미지도 색 표현력이 떨어질 수 있습니다.

Q.표본화 간격이 넓을 수록 이미지 데이터의 양은 증가한다.

  • 양자화와 표본화 레벨이 높아지면 세밀한 단위에서 다양한 색 표현이 가능하므로 데이터의 수는 증가하게 됩니다.
  • 표본화란 연속적인 신호인 아날로그 신호를 특정 주기마다 수집하여 불연속적인 디지털 신호로 바꾸는 것을 의미합니다.
  • 신호의 세기를 즉 영상에서 명도를 디지털화하는 것은 양자화라고 부릅니다.
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