2. [Image] 디지털 영상의 기초

1.     시각 인지의 원리

 

1)     눈에서 영상 형성

-       눈은 수정체가 유연성을 가지고 있다.

-       먼것과 가까운 것을 조절하는 것은 수정체가 굵기를 조절하여 상이 맺히게 한다.

-       망막에 상이 맺히면 시신경이 이를 뇌가 인식한다.

 

< 그림 1 > 사물이 망막에 맺히는 과정

 

2)     명반응과 식별

-       인간의 시각이 적응할 수 있는 빛의 강도의 범위는 매우 크다.

-       다만 순간적으로 작용을 하지 못하여서 동시에 구별할 수 있는 강도 단계의 범위는 전체 적응 범위에 비해 매우 적다.

 

-       마흐 밴드는 명도 차이가 나는 경계부분에서 그라디에이션 이 발생한다.

-       여기서 우리가 인지하는 밝기는 빛 강도의 단순 함수가 아니다

 

 <그림 2> 마흐 밴드

 

-       절대 적인 명도의 밝기의 세기에 의존하지 않는다는 것을 동시대비 에서 보여준다.
아래 그림은 같은 명도 내부상자가 외부 상자 명도에 의해 변하는 모습을 볼 수 있다.

 

<그림 3> 동시대비

-       이 밖에 착시 현상 을 보면 이해되지 않는 인간의 시각체계가 나타남을 볼 수 있다.

 

<그림 4> 착시 현상 1

 <그림 5> 착시현상 2

2.     영상의 표본화와 양자화

1)     표본화와 양자화

-       디지털 영상을 만들기 위해서는 감지된 연속적인 데이터를 디지털 형태로 변환하는 것이 필요하다. 이와 관련된 처리과정이 표본화(Sampling) 와 양자화(Quantization)이다.

-       연속적인 아날로그 신호를 디지털 형태로 바꾸기 위해 좌표의 값을 디지털화하는 것을 표본화이고 크기 값을 디지털화 하는 것을 양자화 라 한다.

 

<그림 6> 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환 과정 

-       그림에서 AB 를 따라 표본들을 동일 간격으로 취해야 한다. (표본화)

-       표본들의 값은 여전히 연속적이기 때문에 명암도 값으로 이산 크기로 바꿔야 한다. 옆에는 8개의 단계로 나눈 것이다. (양자화)

<그림 7> 표본화 양자화

-       아래 그림은 연속적인 영상(아날로그)과 표본화와 양자화를 거친 디지털 영상을 보여주는 것이다.

<그림 8> 아날로그 영상에서 디지털 영상으로의 변환

2)     디지털 영상의 표현

-       표본화와 양자화의 결과는 실수 행렬이다. 디지털 영상을 표현하기 위해서 두 가지 중요한 방법을 사용한다

-       첫째로 디지털 영상이 M행과 N열을 가지도록 표본화 된다고 가정한다.(x,y)는 이산크기다. 이를 편리하게 하기위해 정수값으로 표현 이를 픽셀이라 부르기도 한다.

-       둘째로 이산적 명암도를 나타내기 위해 k(2의 거듭제곱)로 정형화된 양자화를 표현하는 것이다.

-       즉 하나의 디지털 영상을 저장하는데 필요한 수는 M * N * k 인 것이다.

 

3)     화소간의 기본 관계

①     이웃화소

-        4 이웃화소 와 8 이웃화소

 

②     인접성

-        4 인접성

-        8 인접성

-        M 인접성

 

③     거리 측정

-        유클리디언 거리

 

-        도시 구획형 거리
              2

            2 1 2

          2 1 0 1 2

            2 1 2

              2

-        체스판형 거리

 

       2  2  2  2  2

        2  1  1  1  2

        2  1  0  1  2

        2  1  1  1  2

        2  2  2  2  2