CV 응용 사례#5 Image features: Edges

 

오른쪽의 12x12행렬에 포함된 값을 강도(intensity)값이라고 한다. intensity value는 하나당 1바이트, 8비트이다. 0~255의 값을 가지고, 0에 가까울수록 강도가 낮다. 0에 가까울 수록 어둡고 255에 가까울수록 밝아진다. 빨강, 초록, 파랑 모두 최대 intensity value값을 가질 때 이를 합하면 흰색이 된다.

* 물체의 경계를 찾는 방법

경계는 강도가 급격하게 변하는 부분이다. 이를 그래프로 나타내면, 위의 그래프처럼 나타낼 수 있는데, 좌표계의 원점은 좌측 상단이 되고, intensity value가 z축에 표시된다. intensity value가 낮아지는 부분이 경계가 되는 것이다.

 

* Image features: Edges

경계를 찾아내면 많은 것을 알아낼 수 있기 때문에 경계찾는 것이 중요하다.

 

1. surface normal discontinuity 표면 법선의 불연속성

• 각진 물체라는 것을 의미한다.

 

2. depth discontinuity

• 두 물체가 하나는 앞에 있고 하나는 뒤쪽 배경에 있을 때 두 물체의 깊이가 서로 다르다고 할 수 있고, 물체 전체의 테두리가 이미지의 경계가 된다. 

 

3. surface color discontinuity 

• 물체에서 그 표면이 치타인지 바둑판이니지, 또는 차인지 판단하는 것을 의미한다. 어떠한 질감이 표현되어 있거나 패턴이 있다. 

 

4. illumination discontinuity

• 물체의 경우 그림자도 경계를 가진다. 물체 전체의 윤곽선이 경계가 되기도 하는 데다 물체의 그림자도 경계를 만들기 때문에 두 개의 다른 물체로 감지하지 않도록 주의해야 한다. 

 

컴퓨터 비전에서는 경계 검출기를 사용한다. 경계 검출기는 경계 유형의 차이를 구분하지 못한다. 경계 검출기가 경계 지도를 만들어 주더라도 이를 사용하기는 쉽지 않다. 이미지에서 경계가 감지되었더라도 그 경계가 물체의 윤곽으로 생긴 것인지 그저 그림자일 뿐인지 인쇄나 질감 등 표면 색상의 불연속성일지 각도에 의해 생서된 경계인지 알 수 없기 때문이다.

 

경계 지도를 얻는다 해도 지도상의 모든 경계가 무엇 때문에 생성되었는지는 알 수 없다.

 

* 감지해야 할 경계의 유형

1. step dege 계단 경계

intensity의 변화를 찾을 때 계단 경계에서는 intensity의 변화가 아주 급작스레 일어난다.

 

2. Ramp edge 경사 경계

어떠한 구간에 걸쳐 천천히 intensity 변화가 발생한다. 처음에는 intensity가 일정했다가 천천히 변화하고 다시 강도가 일정한 영역으로 접어든다.

 

3. Ridge / Line dege 능선 / 주름 경계

갑작스러운 intensity change가 일어난다. 다만 빠르게 원래 강도로 돌아온다. 줄무늬 이미지를 예로 들 수 있다.

커튼 주름이나 줄무늬, 도로 차선이 그 예시다.

 

4. Roof edge 지붕 경계

경사 경계와 비슷하다. 강도 변화가 급격하지 않고 제한된 시간 내에서 천천히 일어난다. 경사 경계와의 차이점은 강도가 변화한 위치에 쭉 머무르지 않고 원래 강도로 되돌아온다. 빠르게 원래 강도로 돌아온다. 두 표면이 교차할 때 생성되는 경계라고들 하는데 직접 보기 전엔 모른다. 

 

* Profiles of image intensity edges

• Step edge: the image intensity abruptly changes from one value on one side of the discontinuity to a different value on the opposite side.
• Ramp edge: a step edge where the intensity change is not instantaneous but occur over a finite distance.
• Ridge/Line edge: the image intensity abruptly changes value but then returns to the starting value within some short distance (i.e., usually generated by lines)
• Roof edge: a ridge edge where the intensity change is not instantaneous but occurs over a finite distance (i.e., usually generated by the intersection of two surfaces)