[4기 대구 유승범] DSP의 활용

안녕하세요. 대구멤버십 22-1기 유승범 입니다.

이번 시간에는 DSP(Digital Signal Processing)에 관하여 알아보려 합니다.

일상생활에 DSP를 활용한 다양한 제품이 존재합니다.

그 중 영상신호처리에 들어가는 DSP에 관하여 간단하게 살펴 보려 합니다.

영상처리에 들어가는 함수를 영상 함수라고 하는데 영상 함수는 공간좌표(x,y)에서 f의 값은 그 점에서 영상의 밝기 혹은 빛의 세기를 의미 합니다.(f(x,y))

좌표계의 원점이 영상의 왼쪽 위에 있고, 수평 방향으로 x축, 수직 아래 방향으로 y축인 좌표계를 쓰는 함수를 말합니다.

디지털 영상신호처리는 영상을 카메라나 스캐너 등을 통하여 디지털화 한 후, 여러가지 목적에 따라 컴퓨터와 여러가지 알고리즘을 적용하여 처리하는 것을 말합니다.

영상처리 분야에는 영상조작, 영상분석, 영상인식, 영상 통신 등이 있습니다.

- 영상조작 : 획득 또는 전송된 영상데이터가 흐린 경우, 왜곡된 경우 등 수많은 상황에서 원하는 영상을 얻기 위해 조작을 하는 것을 말합니다.

- 영상분석 : 영상 조작에 의해 보정된 영상 내부의 특징을 찾아내는 것을 말합니다.

- 영상인식 : 영상물을 비교하여 다른 영상과 비교, 분석하며 특징을 찾아 영상을 인식할 수 있도록 하는 것을 말합니다.

- 영상 통신 : 영상을 전송함에 있어서 어떻게 효율적으로 전송할 것인가를 연구하는 분야입니다.

공간영역 해석은 일반적으로 컨볼루션 연산을 통해 수행되는데 출력 화소의 값은 이웃 화소들의 가중치의 합으로 계산하고, 가중치 행렬은 2차원 임펄스 응답으로 생각할 수 있습니다. 보통 가중치 행렬을 "마스크"라는 용어로 사용하기도 합니다.

  마스크는 영상 안에서 일정 부분에 위치시키기 위한 일종의 행렬 모양의 구조체를 말합니다. 주로 3x3, 5x5, 16x16 등과 같은 정방 행렬을 많이 사용합니다.

마스크를 이용한 컨볼루션은 원 영상에 마스크를 겹쳐서 왼쪽부터 오른쪽으로 위에서 아래 방향으로 진행하면서 계산된 값을 (0,0) 자리에 다시 할당함으로서 출력 영상을 얻습니다.

[마스크를 이용한 연산 방법]

- 컨볼루션 마스크의 각 원소의 합은 결과 영상, 혹은 출력 영상의 전체 밝기에 영향을 미치기 때문에 많은 컨볼루션 마스크의 원소의 합을 1이 되도록 가중치를 정하고 있습니다. 이 경우 출력 영상은 입력 영상과 같은 평균 밝기를 갖게 됩니다.

- 윤곽선 검출에 사용되는 컨볼루션 마스크는 음의 계수를 포함하며, 모든 원소의 합이 0이 되는 경우가 있습니다. 이 경우 음의 출력 화소값이 나올 수 있는데, 보통 상수값을 출력 화소값에 더하고, 더해도 음이 되는 경우에는 출력 화소값을 0으로 놓습니다.

 

DSP를 활용한 여러가지 기술이 있지만 그 중 영상처리에 관련된 DSP방법에 대해 간단하게 알아 보았습니다.

이상 포스팅 마치겠습니다. 감사합니다.