이미지 경계 제로 패딩 회피 기법
영상 처리 시 경계부에서 제로 패딩을 피하는 방법으로 다양한 변환의 대칭성을 활용할 수 있습니다. 대칭성 원리를 적용하면 영상 경계 처리 시 발생할 수 있는 오차를 최소화할 수 있습니다.
Kuwahara 필터 구현
에지 보존 평활화를 위한 Kuwahara 필터의 구현 절차:
- 함수 구현: L 매개변수를 사용자 정의 가능한 Kuwahara 필터 함수 작성
- 결과 비교: CVIPtools 결과와 자체 구현 필터 출력 비교 분석
- 잡음 환경 테스트: 다양한 유형의 잡음 추가 후 중값 필터와 성능 비교
- 영역 확장: 4개 사분면 영역에서 8개 인접 영역으로 처리 범위 확대
- 개선된 필터 평가: 수정된 필터와 기존 필터의 잡음 제거 성능 비교
영상 향상 도구 개발
- GUI 도구 설계: CVIPtools 참조 또는 자체 디자인으로 GUI 기반 영상 처리 도구 개발
- 테스트 영상 확보: 저대비, 흐릿한 영상을 카메라/온라인/CVIPtools로 수집
- 처리 결과 검증: 자체 도구와 CVIPtools의 영상 개선 효과 비교 분석
영상 복원 이론
영상 복원은 수학적 열화 모델을 적용하여 화질을 개선하는 과정입니다. 주요 열화 유형:
- 모션 블러
- 기하학적 왜곡
- 전자기 간섭 패턴
- 센서 잡음
복원 프로세스: 열화 모델 추정 → 역변환 과정 수립 → 복원 적용 → 반복 최적화
시스템 모델링
공간 도메인 열화 모델:
d(x,y) = h(x,y) ⊗ I(x,y) + n(x,y)
주파수 도메인 변환:
D(u,v) = H(u,v) · I(u,v) + N(u,v)
여기서 ⊗는 콘볼루션, d는 열화 영상, h는 열화 함수, I는 원본, n은 잡음 성분입니다.
잡음 모델 분류
| 잡음 유형 | 확률 밀도 함수 | 평균 | 분산 |
|---|---|---|---|
| 가우시안 | \(\frac{1}{\sqrt{2\pi}\sigma}e^{-\frac{(g-m)^2}{2\sigma^2}}\) | m | \(\sigma^2\) |
| 균일 | \(\begin{cases} \frac{1}{b-a}, & a \leq g \leq b \\ 0, & \text{기타} \end{cases}\) | \(\frac{a+b}{2}\) | \(\frac{(b-a)^2}{12}\) |
| 소금-후추 | \(\begin{cases} A, & g=a \\ B, & g=b \end{cases}\) | - | - |
| 레일리 | \(\frac{2g}{\alpha}e^{-\frac{g^2}{\alpha}}\) | \(\sqrt{\frac{\pi\alpha}{4}}\) | \(\frac{(4-\pi)\alpha}{4}\) |
| 지수 | \(\frac{e^{-g/\alpha}}{\alpha}\) | \(\alpha\) | \(\alpha^2\) |
| 감마 | \(\frac{g^{k-1}e^{-g/\beta}}{\beta^k(k-1)!}\) | \(k\beta\) | \(k^2\beta\) |
잡음 특성 관계도
flowchart LR
가우시안 --> 정규분포
균일 --> 일정분포
소금후추 --> 이진값
레일리 --> 레이더영상
지수 --> 레이저영상
감마 --> 저역통과필터
주기적 잡음
전기/기계적 간섭으로 발생하며 주파수 도메인에서 펄스 형태로 관찰됩니다. 모터 진동, 환경 요인 등에 의해 유발될 수 있습니다.
잡음 특성 분석
- 가우시안: 전자 회로 열잡음, 필름 입자
- 소금-후추: 센서 결함, 메모리 오류
- 레일리: 레이더 거리/속도 영상
- 지수: 레이저 기반 영상
공간 주파수 특성
백색 잡음은 모든 주파수 대역에서 균일한 에너지를 가지며, 실제 영상에서는 고주파 성분이 주로 잡음에 기인합니다.