영상

영상

정의

넓은 의미에서 시각 정보를 기록하고 표현하는 하나의 방식인 그림이나 사진을 뜻한다. 즉, 2차원적으로 변하는 모든 것을 모두 영상에 속할 수 있지만, 영상처리에서 말하는 영상이란 화소라고 하는 작은 사각형들의 집합으로 정의하고 있으며, 수학적으로는 행렬을 영상으로 정의한다. 따라서 수학적 의미에서 영상처리는 행렬의 조작을 뜻하고, 이는 2차원적으로 변하는 어떤 양을 컴퓨터로 처리할 수 있는 형태로 기록되어 있는 것으로 정의할 수 있다.

종류

일반적인 사진을 예로 들 수 있으며, 그림 더나아가 우리에게 시각 정보를 줄 수 있는 것이면 모두 영상이라는 범주에 포함시킬 수 있다. 물체의 내부 구조를 볼 수 있는 X선 사진도, 환자의 병변을 진단하는 데 널리 사용되고 있는 컴퓨터 단층 촬영장치로 얻는 사진 등과 같은 것은 물론이며, 자기공명 현상을 이용하여 얻은 데이터를 2차원 형태로 구현한 자기공명 영상 사진도 예로 들 수 있다.
일반적으로 디지털 영상은 2차원 영상을 뜻하고 있지만, 1차원 영상도 있을 수 있고, 3차원 영상도 있을 수 있다. 1차원 영상은 빛의 세기가 $x$만의 함수인 $f(x)$를 뜻한다. 따라서 2차원 영상은 1차원영상을 $y$축 방향으로 쭉 늘어놓은 것이라 할 수 있고, 3차원 영상은 2차원 영상을 $z$축 방향으로 쌓아 만드는 데, 3차원 영상이라고 함은 실제로는 체적소들의 모임인 체적 데이터를 가리킨다.

영상처리

정의

입력받은 영상을 조작하여 원하는 새로운 영상을 만들어 내는 것.
컴퓨터로 영상을 조작하는 학문이며, 사람이 쉽게 인식할 수 있도록 영상을 개선하거나, 자동으로 기계가 인식할 수 있도록 그림을 처리하는 것을 뜻한다.

분야

영상 복원

열화의 원인을 미리 알고 있을 때, 이원인으로 열화된 영상을 열화되기 전의 영상으로 복원하는 것을 말한다. 이 열화를 모델링할 수 있으며, 열화 과정을 거꾸로 열화된 영상에 적용해 원래의 영상을 얻을 수 있다.
주로 영상복원은 사진을 찍는 동안에 피사체가 움직이거나 카메라의 이동때문에 생긴 열화나 전원 잡음에 의한 열화를 보정하는 데 종종 쓰인다.

화질 개선

시각적으로 영상의 질을 개선하는 것을 뜻한다. 화질을 개선함으로써 원래의 영상보다 응용목적에 알맞은 영상으로 바꾸는 것을 말한다."응용 목적에 알맞다"라는 뜻은 인공위성에서 보내온 사진을 개선하는 방법을 그대로 의료영상의 화질개선에 적용하기 어렵다는 말이다. 가장 간단한 화질 개선방법 중에 하나는 막대그래프 균등화(histogram equalization)이 존재한다.

영상분할

주어진 영상에서 물체를 분류하거나 식별하기 위해서 영상을 여러 영역으로 나누는 것을 뜻한다. 영상의 어느 부분에 물체가 존재하는지, 물체의 개수는 몇 개인지 등을 물체의 형태, 크기 정보 등을 이용해 구분한다는 것인데, 특히 영상 분할은 영상에 나타나는 물체들이 불연속성을 지닌다는 점과 이웃화소 간의 밝기가 비슷하다는 유사성에 착안하여 이루어진다. 가장 간단한 영상 분할 방법 중 하나는 문턱값 처리 방법이다.

컴퓨터 비전

입력으로 영상을 받아서 여러가지 처리를 한 이후 영상으로부터 필요한 정보를 이끌어 내는 것을 말한다. 컴퓨터에게 사람과 같은 시각능력을 부여하자는 목적에서 생겨난 학문이며, 컴퓨터 비전의 목표는 주어진 영상에 기초하여 실제 물리적 물체나 장면에 관해 판단을 내리는 데 있다. 예를 들어 공장 등에서 사용되는 CCD(Charge-Coupled Device)카메라를 써서 하는 대부분의 품질 검사가 이에 속하고, 무인 자동차에 부착된 카메라로부터 받은 영상을 분석하여 장애물의 종류와 거리, 차선의 인식 등 모두 컴퓨터 비전에서 하는 일이다.

응용분야

비디오 카메라나 디지털 카메라는 그 자체에서도 영상처리 기술을 사용하고 있고, 훼손된 사진이나 빛바랜 사진을 복원하는 데도 영상처리를 이용한다.
뿐만아니라 영상이란 시각적인 정보를 주는 2차원 그림을 뜻하므로 물체에서 반사되어 나오는 빛의 세기를 기록한 사진 이외에도 X선(CT)사진 초음파 사진, 적외선 사진, 전자 현미경으로 찍은 사진, 온도 분포를 나타낸 그림 모두 영상에 포함되어있다. 이러한 사진이나 그림을 조작하여 영상으로부터 원하는 정보를 얻는 데 도움을 받았다면 모두 영상처리를 사용하였다고 볼 수 있다.