[OpenCV] 00. 디지털 영상처리( Image Processing ), 영상정보처리, 디스플레이, 해상도 - 첫[;1]프로그래머

[OpenCV] 00. 디지털 영상처리( Image Processing ), 영상정보처리, 디스플레이, 해상도 - 첫[;1]프로그래머 

0. 디지털 영상처리의 기원
    : 1964년 미국의 캘리포니아에 있는 제트추진연구소에서
    달표면을 찍은 위성 사진(영상)의 화질을 개선시키기 위한 목적으로
    디지털 컴퓨터를 사용하였습니다.
    : 멀티미디어 시대의 핵심은 음성정보나 문자보다 더 효과적인 영상정보입니다.


1. 영상처리 ( Image processing )
    : 아날로그정보를 디지털정보로 변환한 후 디지털 컴퓨터로 처리한다는 의미입니다.
    : 입출력이 영상인 모든 형태의 정보 처리를 말합니다. 예로는, 사진이나 동영상을 처리하는 것입니다.
        : 화상처리라고도 합니다.

    1-1. 영상 처리 기법 종류

        1) 확대, 축소, 회전 등과 같은 유클리드 기하학적 변환
        2) 명도, 대비 등의 색 보정과 색 사상, 색 변환
        3) 디지털 합성 또는 광학 합성
        4) 영상 정합
        5) 영상 분할
        6) HDR ( High Dynamic Range )

    1-2. PC 에서의 영상 데이터 처리
        
        1) 영상처리
        2) 영상분석
        3) 의료영상처리
        4) 전자출판 ( DTP )
        5) 그래픽스, 게임, 방송


2. 디지털 영상 분석 ( Digital image analysis ) 
    : 디지털 영상분석기술은 인간의 눈 ( Eye )을 모방합니다. 
    : 컴퓨터 비전 ( Computer vision )이 그 예이다. 

        * 컴퓨터 비전이란, 컴퓨터를 사용하여 인간의 시각적인 인식 능력을 재현하는 인공지능의 한 분야입니다.


3. 디지털 영상 획득
    : 디지털 영상처리를 하기 위해서는 먼저, 디지털로 된 영상데이터를 획득하여야 합니다.
    : 아날로그 카메라를 통해 입력된 영상 데이터는 A/D변환 보드를 통해 컴퓨터로 전송해야 합니다. 이때, A/D 변환기를 Frame grabber라고 합니다.


    : How your digital camera converts captured light into image pixels.
        ( 디지털 카메라가 캡처한 빛을 이미지 픽셀로 변환하는 방법. )



        - 1) ~ 5) : Analogue
        - 6)        : Analogue / digital converter
        - 7) ~ 9) : Digital

        1) Subject ( 피사체 )
            : 사진을 찍을 때 그 대상이 되는 물체입니다.
        2) Lens
            : Light reflected off the subject is captured and focused by the lens. 
                ( 피사체에서 반사된 빛을 렌즈가 포착하고 초점을 맞춥니다. )

        3) Mosaic filter
            : Bayer pattern
            : RGB color filter array
        4) Image sensor 
        5) Analogue electronics 

        6) Analogue/digital converter ( A/D 변환기 ) 
            : 아날로그 전기적 신호를 디지털 데이터 ( binary )로 변환합니다.

        7) Digital image processing 

        8) Buffer 
        9) Image storage


4. 디지털 영상 편집 및 처리
    : 디지털 영상 편집을 위한 상업용 도구로는 Adobe사의 Photoshop이 대표적입니다.

    
5. 해상도 ( Resolution )
    : 영상 데이터의 값은 흑백 영상인 경우 각 픽셀이 0 ~ 255 ( 256가지 ) 의 값을 가집니다.
    : 0(검은색)은 가장 어두운 픽셀이며, 255(흰색)는 가장 밝은 픽셀입니다.
    : 흑백 영상의 크기는 M * N * 8 bit 입니다.
    : 컬러 영상의 크기는 M * N * 8 * 3 bit 입니다.
        ? 0 ~ 255는 총 256가지입니다.
            따라서, 256 == 2**8 이 되므로 *8 을 하는 것입니다.


6. 디지털 영상 디스플레이의 해상도
    - 아래 링크에 깊게 설명하였습니다.


7. 디지털 영상 디스플레이

    - LCD ( Liquid Crystal Display, 액정표시장치 )
        : 가해지는 전기 신호의 종류에 따라 빛의 굴절 패턴을 바꾸는 액정소자를 사용합니다.
        : 액정 자체는 빛을 내지 못하므로 액정 패널 뒤에 Back light 를 탑재해야 합니다.
        : 컬러필터 > 액정 패널 > 백라이트 구조를 가집니다.

        * 액정이란, 액체와 고체의 성질을 함께 가지고 있는 물질입니다.

    - LED ( Light-Emitting Diode, 발광 다이오드)
        : 갈륨(Ga), P(인), As(비소) 로 이루어진 화합물에 전류를 순방향으로 흘러 주었을 때, 빛을 발산하는 반도체 소자입니다.

    - OLED ( Organic Light-Emitting Diode, 유기 발광 다이오드)
        : 빛을 내는 층이 전류에 반응하여 빛을 발산하는 유기 화합물의 필름으로 이루어진 발광 다이오드 ( LED ) 입니다. 이때, 유기 화합물이란 탄소 원자를 갖는 화합물입니다.

OLED 패널

8. 디지털 영상처리의 장점

    1) 정확성
        : 컴퓨터가 처리하기 때문에 정확합니다.

    2) 재현성
        : 컴퓨터가 알고리즘을 이용하여 처리하기 때문에 항상 같은 결과를 도출합니다.

    3) 제어가능성
        : 프로그램을 변경하거나 다양한 처리가 가능합니다.


9. 디지털 영상처리의 응용분야

    1) OA ( Office Automation, 사무 자동화 ) 분야

            e.g. OCR ( Optical Character Recognition )
                    : 스캐너 내부의 문자 인식용 소프트웨어

    2) 공장 자동화 분야
        - Machine vision

    3) 의료 분야
        - 방사선
        - 초음파
        - MRI ( Magnetic Resonance Image )
            : 연속 단면 영상을 해석하여 인간의 뇌 또는 생리 조직을 분리하고 합성하여 3차원 형상을 얻는다.

    4) 자율 내비게이션 분야
    5) 레이더 및 기상 분야
    6) 로봇 시각 분야

    7) 애니메이션 및 게임 분야
    8) 방송 통신 분야
        - 일기 예보에서의 blue screen

    9) 우주 항공 분야
    10) 위성 사진에서의 지형 인식
    11) 지질 탐사 분야

    12) 영상압축
        - quality degradation
        - DCT ( Discrete Consine Transform )
    

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