영상 분할 (Segmentaion)


  영상분할은 영상분석에 있어서 가장 기본이 되는 기법으로 영상을 겹쳐지지 않는 동질영역들의 집합으로 나누는 기법이다. 컴퓨터 비젼에 있어서 다양한 분야에 적용되는 영상 분석의 기본 기법으로 영상처리에 있어서 중요한 위치를 차지하고 있다. 최근 영상부호화에도 응용범위가 확대됨에 따라 그 중대성은 더욱 증대되고 있다. 이는 2세대 영상부호화가 1세대 영상부호화와 달리 영역기반의 부호화로 이루어 지고 있기 때문이다. 특히, 최근 MPEG-4의 표준화가 제정됨에 따라 영상분할의 중요성이 더욱 커지고 있다. 이는 MPEG-4의 부호화 방식이 이전의 부호화방식과 달리 객체를 기반으로 이루어지고 있기 때문이다.

  본 연구실에서는 많은 영상분할분야에서 특히 MPEG-4와 관련된 객체 추출기법에 대한 연구를 오래전부터 연구하고 있다. 비디오 시퀀스 영상분할(video sequence image segmentation)에서는 원하는 객체를 추출하기 위해서 공간영역의 정보와 시간영역의 정보를 이용하여 동질영역(homogenous region)을 추출하게 된다.

  비디오 시퀀스 영상분할에서의 목적은 여러 가지가 있을수 있지만 주로 객체와 배경을 구분하는 것에 의미를 부여하고 있다. 예를 들어 응용분야를 화상회의 같은 분야에 국한 시킨다면 사람과 배경을 구분하는 것이라 볼 수 있다. 따라서 배경과 객체간의 영역을 정확하게 구분하는 것과 여러 영역으로 이루어진 객체를 병합하는 과정이 필요하게 된다. 그리고 비디오 시퀀스에서는 이렇게 추출된 객체를 시간에 따라 추적하는 기법 또한 필요하게 된다. 따라서 전체적으로 보면 비디오 시퀀스 영상분할은 영역의 분할, 영역의 병합, 객체 추출 마지막으로 객체 추적의 과정이 된다.

  최근, 영역의 분할과정으로는 비디오 영상분할에 객체 추출의 방법으로 형태수리학적 연산자를 이용한 방법이 많이 사용되고 있다. 이는 비디오 영상을 비교적 정확하게 경계선을 찾기 때문에 많이 사용되고 있다. 이는 3가지 단계로 처리과정이 이루어져 있는데, 이는 아래 블록도와 같다.

  
 

영상의 단순화(Simplification)
영상의 단순화는 잡음과 작은 변화영역을 상쇄하고 비교적 정확한 윤곽선을 살리면서 영상의 밝기값을 평탄화시키는 과정이다.

 

마커 추출(Marker Extraction)
마커 추출은 단순화된 영상에서 같은 밝기 값을 가지는 영역을 추출하는 과정이다.

 

영역 결정(Region Decision)
마커를 제외한 영역은 불확정영역으로 보고 추출된 마커 영역으로 불확정 영역을 포함시키는 과정이다.

 

  위의 방법은 최근 공간정보(spatial information)를 이용한 영상분할의 근간이 되고 있다. 이를 바탕으로 영역 병합, 객체 추출, 객체의 추적이 이루어진다.

  아래 그림은 claire영상을 사용하여 형태수리학적 연산자를 이용한 영역분할 실험결과를 보여주고 있다.

 

(a) 원 영상

(b)단순화된 영상

(c)마커 추출 결과

(d)영역결정 후 영상

형태수리학적 연산자를 이용한 영상분할