디지털 영상처리

제1장 디지털 영상처리의 기초
1.1 소개 3
1.2 디지털 영상처리의 분류 4
1.2.1 영상 향상 4
1.2.2 영상 복원 5
1.2.3 영상 인식 6
1.3 영상 표본화 및 양자화 6
1.3.1 디지털 영상 6
1.3.2 표본화와 양자화의 정의 7
1.3.3 공간적 해상도와 명암도 해상도 8
1.4 예제 프로그램 실행하기 10

제2장 LogDSP 키트
2.1 소개 21
2.2 영상 획득 카메라 22
2.2.1 CCD의 원리 22
2.2.2 CCD의 컬러 표현 23
2.2.3 CCD의 방식 24
2.3 LogDSP 보드 26
2.3.1 LogDSP 보드의 특징 26
2.3.2 NTSC(National Television System Committee) 방식 27
2.3.3 비디오 입력 과정 29
2.4 실험용 컴퓨터 31
2.4.1 실험용 컴퓨터의 사양 31
2.4.2 cmd 파일 로드를 통한 프로젝트 생성하기 32
2.4.3 프로그램 소스 코드 작성 37
2.5 응용 실험 39

제3장 문턱치화, 영상 반전, 프레임 간 연산
3.1 소개 43
3.2 문턱치화 43
3.2.1 영상 데이터의 종류 43
3.2.2 문턱치에 의한 영상 데이터 처리 44
3.2.3 실험 내용 45
3.2.4 실험 방법 46
3.2.5 실험 결과 47
3.3 영상 반전 48
3.3.1 영상 반전을 위한 영상 데이터 처리 48
3.3.2 실험 내용 49
3.3.3 실험 방법 50
3.3.4 실험 결과 50
3.4 프레임 간 뺄셈 연산 51
3.4.1 픽셀 단위 산술 연산 처리 51
3.4.2 Saturation과 Wrap 방법 52
3.4.3 프레임 간 뺄셈 연산 처리 53
3.4.4 실험 내용 55
3.4.5 실험 방법 56
3.4.6 실험 결과 57
3.5 응용 실험 58

제4장 컬러 영상처리
4.1 색채의 기초 61
4.1.1 RGB 색채 모델 61
4.1.2 HSI 색채 모델 62
4.2 색 변환 63
4.2.1 보색 변환 63
4.2.2 색 분할 66
4.2.3 실험 내용 69
4.2.4 실험 방법 70
4.2.5 실험 결과 71
4.3 의사색 영상처리 72
4.3.1 명도 분할 72
4.3.2 실험 내용 75
4.3.3 실험 방법 76
4.3.4 실험 결과 76
4.4 응용 실험 78

제5장 기하학적 변환
5.1 소개 81
5.2 보간법 82
5.3 최단입점 보간법 82
5.3.1 최단입점 보간법의 정의 82
5.3.2 확대 및 축소 84
5.3.3 회전 87
5.3.4 실험 내용 90
5.3.5 실험 방법 90
5.3.6 실험 결과 91
5.4 쌍선형 보간법 92
5.4.1 쌍선형 보간법의 정의 92
5.4.2 확대 및 축소 93
5.4.3 회전 96
5.4.4 실험 내용 99
5.4.5 실험 방법 100
5.4.6 실험 결과 100
5.5 응용 실험 101

제6장 공간 영역에서의 영상 향상
6.1 소개 105
6.2 대수 변환 105
6.2.1 대수 변환의 정의 105
6.2.2 실험 내용 108
6.2.3 실험 방법 109
6.2.4 실험 결과 109
6.3 멱함수 변환 110
6.3.1 멱함수 변환의 정의 110
6.3.2 실험 내용 115
6.3.3 실험 방법 115
6.3.4 실험 결과 116
6.4 응용 실험 118

제7장 히스토그램 평활화
7.1 소개 121
7.2 히스토그램 121
7.2.1 히스토그램의 정의 121
7.2.2 히스토그램의 필요성 123
7.3 히스토그램 평활화 126
7.3.1 히스토그램 평활화의 정의 126
7.3.2 히스토그램 평활화 알고리즘 127
7.3.3 실험 내용 131
7.3.4 실험 방법 132
7.3.5 실험 결과 133
7.4 응용 실험 134

제8장 공간적 필터 처리
8.1 소개 137
8.2 평활화를 위한 공간적 필터 138
8.2.1 평균 필터 138
8.2.2 중간값 필터 140
8.2.3 실험 내용 143
8.2.4 실험 방법 144
8.2.5 실험 결과 144
8.3 선명화를 위한 공간적 필터 146
8.3.1 2차 미분에 의한 처리(라플라시안 필터) 146
8.3.2 실험 내용 148
8.3.3 실험 방법 149
8.3.4 실험 결과 149
8.4 응용 실험 150

제9장 점, 선, 윤곽선 검출
9.1 소개 153
9.2 점과 선 검출 153
9.2.1 점 검출 153
9.2.2 선 검출 157
9.2.3 실험 내용 162
9.2.4 실험 방법 162
9.2.5 실험 결과 163
9.3 윤곽선 검출 164
9.3.1 그레이디언트 164
9.3.2 실험 내용 170
9.3.3 실험 방법 171
9.3.4 실험 결과 171
9.4 응용 실험 172

제10장 형태 처리 기법
10.1 소개 177
10.2 이진 영상에서의 형태 처리의 개념 177
10.3 팽창과 침식 연산 178
10.3.1 팽창 연산 178
10.3.2 침식 연산 181
10.3.3 실험 내용 183
10.3.4 실험 방법 183
10.3.5 실험 결과 184
10.4 경계 추출 186
10.4.1 경계 추출 알고리즘 186
10.4.2 실험 내용 187
10.4.3 실험 방법 188
10.4.4 실험 결과 189
10.5 응용 실험 189

제11장 라벨링 기법
11.1 소개 193
11.2 라벨링 기법 193
11.2.1 라벨링 처리의 필요성 193
11.2.2 라벨링에 의한 영상 분리 194
11.3 이진 영상에서의 라벨링 처리 195
11.3.1 픽셀의 연결성 195
11.3.2 이진 영상에서의 라벨링 과정 196
11.3.3 스택을 사용한 영상의 라벨링 197
11.3.4 실험 내용 203
11.3.5 실험 방법 203
11.3.6 실험 결과 204
11.4 라벨링 기법을 통한 기하학적 특징 추출 205
11.4.1 물체의 중심과 면적 205
11.4.2 원형도 및 경계 길이 206
11.5 응용 실험 206

제12장 영상 분할
12.1 소개 209
12.2 문턱치 처리를 이용한 영상 분할 209
12.2.1 문턱치 처리의 정의 209
12.2.2 히스토그램을 이용한 문턱치 설정 및 영상 분할 210
12.3 영역기반 분할 211
12.3.1 영상 분할과 병합의 정의 211
12.3.2 재귀함수 소개 및 재귀함수를 이용한 영상 분할 및 병합 213
12.3.3 실험 내용 217
12.3.4 실험 방법 217
12.3.5 실험 결과 218
12.4 응용 실험 219

제13장 블록 정합을 통한 움직임 추정 221
13.1 소개 223
13.2 블록 정합 알고리즘 223
13.2.1 전역 검색을 통한 블록 움직임 추정 223
13.2.2 2차 대수 함수적 탐색 알고리즘 225
13.2.3 CDS 알고리즘 228
13.2.4 움직임 추정 알고리즘의 구현 228
13.2.5 실험 내용 236
13.2.6 실험 방법 236
13.2.7 실험 결과 237
13.3 응용 실험 238

제14장 푸리에 변환
14.1 소개 241
14.2 이산 푸리에 변환 241
14.2.1 1차원 이산 푸리에 변환과 역변환 241
14.2.2 2차원 푸리에 변환과 역변환 243
14.2.3 2차원 이산 푸리에 변환과 역변환 243
14.3 주파수 영역에서의 필터 처리 245
14.3.1 주파수 영역에서의 필터 처리의 특징 245
14.3.2 주파수 영역에서의 필터 처리 246
14.3.3 이산 푸리에 변환 알고리즘 247
14.4 DFT 변환 영상처리 실험 251
14.4.1 실험 내용 251
14.4.2 실험 방법 252
14.4.3 실험 결과 252
14.5 응용 실험 254

제15장 주파수 필터 처리
15.1 소개 257
15.2 주파수 영역에서의 저역 통과 필터 258
15.2.1 이상적인 저역 통과 필터 258
15.2.2 버터워스 저역 통과 필터 260
15.2.3 가우시안 저역 통과 필터 261
15.2.4 실험 내용 265
15.2.5 실험 방법 265
15.2.6 실험 결과 266
15.3 주파수 영역에서의 고역 통과 필터 267
15.3.1 이상적인 고역 통과 필터 267
15.3.2 버터워스 고역 통과 필터 269
15.3.3 가우시안 고역 통과 필터 270
15.3.4 실험 내용 274
15.3.5 실험 방법 274
15.3.6 실험 결과 275
15.4 응용 실험 276

심화학습 1 크로마키를 이용한 영상 합성
심화학습 1.1 소개 279
심화학습 1.2 크로마키를 이용한 영상 합성 279
심화학습 1.2.1 크로마키 279
심화학습 1.2.2 영상 합성 과정 280
심화학습 1.2.3 실험 내용 심화 282

심화학습 2 카메라의 흔들림 보정
심화학습 2.1 소개 287
심화학습 2.2 카메라 흔들림 보정 287
심화학습 2.2.1 전역 움직임 추정 287
심화학습 2.2.2 알고리즘 구현 289
심화학습 2.2.3 실험 내용 294

부록
부록 A Code Composer Studio(CCS) 셋업 299
부록 A.1 에뮬레이터 연결 및 XDS510 USB 드라이버 설치 299
부록 A.2 SDConfig C6000 설치 299
부록 A.3 CCS 설치 및 환경 설정 300
부록 B 실험 환경 구성 302
부록 C 프로그램 [img_process.c] 303
부록 C.1 RGB2GRAY_Full( ) 303
부록 C.2 RGB2GRAY_Half( ) 304
부록 C.3 Four2One( ) 305
부록 C.4 Attach_Img2X1( ) 308
부록 C.5 Attach_Img2X2( ) 309
부록 D LogDSP HPI Downloader 310

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이 교재는 TI사의 디지털 신호처리 프로세서 TMS320C6414 기반 임베디드 시스템 환경에서 작성되었습니다. 기본적인 영상 입력에서부터 간단한 처리, 그리고 고급 알고리즘의 적용까지 학부 과정에서 다룰 수 있는 기초와 응용 실험으로 구성하였으며, 의욕적인 학생들을 위한 별도의 심화 과정도 포함되어 있습니다. 각 장은 이해하기 쉽게 작성된 이론과 그 이론을 실제 상황에서 검증하는 기본 실험 부분으로 구성되어 있고, 기본 실험을 이해한 학생들이 추가로 도전해 볼 수 있는 응용 실험이 추가되어 있습니다. - 머리말 중에서