07' 디지털영상처리/LabView PID설계 (제14차 전문기술교육과정)
/ 학술활동 |
2009/02/08 16:26 |
+ 디지털 영상처리를 위한 DSP 이론 및 Log DSP 활용 방법 (강사: 백영현)
+ What is Digital Image Processing?
- 디지털 영상처리 배경 (인간이 이해하기 편한 영성정보 개선 / 기계가 자동적으로 인식할 수 있도록 영상데이터 처리)
- 디지털 영상처리란? (아날로그 정보를 디지털 정보로 전환 후 디지털 컴퓨터에서 처리, 디지털 영상 입출력)
- 디지털 영상 구조 (행렬구조, 행과 열의 값으로 영상에서 한점을 표시, 행렬내 한 요소의 값은 그 지점의 명암도 값)
- 디지털 배열의 요소 (영상요소 / 화소 / 픽셀 / 펠)
+ 디지털 영상 취득
- 아날로그 영상정보 표본화,양자화, 부호화
- 샘플링
- 영상은 2차원 좌표로 화소표현
- 양자화 : 샘플 화소의 디지털 크기 결정
- 균일/불균일 , 대칭/비대칭 , 적응적/고정적
- 디지털 영상의 특징 (처리가 정확, 다양, 재현 가능 / 조작 및 제어 용이 / 데이터 처리 양이 많아 처리 시간 지연)
- 디지털 처리 시스템 블럭도 (물체 > 이미지시스템 > 샘플링, 양자화 > 저장 > 처리 > 갱신저장 > 출력)
- 영상취득방식: 영상 취득의 두가지 요소 (물리적 센서, Digitizer)
- 저장 (영상 데이터 저장 및 처리 목적, 메모리및디스크)
- 처리 (대부분의 영상처리는 소프트웨어로 구현, 속도향상을 위해 하드웨어 처리 가능)
- 통신 (로컬통신_영상처리 시스템간의 통신 / 리모트통신_원거리 통신. 데이터 압축 필요)
- 디스플레이 (모니터, 프린터, 플롯터)
+ 영상 표현의 모델링
- 감각 모델: 콘트라스트, 공간주파수, 영상충실도, 시간적 감도, 장면 감도
- 국부 모델: 샘플링 및 복원, 영상 양자화, 결정론적 모델, 일원변환, 통계적 모델
- 전체 모델: 장면분석및인공지능모델, 클러스터링및세그먼트화, 영상이해모델
+ 디지털 영상신호 처리의 목적 및 응용 분야
- 영상변환: 영상해석의 편리 > 응용_ DFT, DCT, DST, KLT, WHT
- 영상부호화: 효율적인 영상저장 및 전송 > 응용_ PCM, DPCM, VQ, SBC, VLC
- 영상개선: 관측 및 해석 용이 > 응용_ 계조도, 히스토그램 조절, 필터링, 선명화
- 영상복원: 훼손된 영상으로부터 원영상 복원 > 잡음영상 복원
- 영상해석: 특성 자동 감지 > 응용_ 특징추출, 에지검출, 세그멘테이션
- 화질평가: 영상 충실도 측정 > 응용_ MSE(PSNR), 시각적 감도
- 디지털 영상 처리의 역사
- 디지털 영상 처리 실험
- 디지털 영상처리 응용 분야 (우주탐사계획, 의료분야, 지리학, 고고학, 물리학, 기타)
+ Log DSP를 이용한 디지털 영상처리
- 영상처리 (과학적 영상처리, 아날로그 영상처리, 디지털 영상처리)
+ 디지털 영상처리의 특징
- 정확성, 재현성, 제어의 용이성, 처리의 다양성, 많은 데이터량
+ 디지털 영상처리 분류
- 영상처리의 궁극적 목적 (인간이 영상을 이해하기 용이하도록 처리 / 기계에 의한 영상인식을 용이하도록 하는 처리)
- 영상 향상 (화질의 개선처리, 특별한 응용에 맞도록 처리, 다양한 기법_ Contrast, Histogram, Pseudo, Noise 등)
- 영상 복원 (역 몽롱화, 잡음 필터링, 기하학적 왜곡보정, 역 필터링, 최소 평균 제곱 필터링 등)
- 영상 인식 (기법_ 경계 서술자, 영역 서술자, 비교 서술자, 매칭 기법 등)
+ 영상 표본화 및 양자화
- 필요성 (눈에 보이는 아날로그 영상을 카메라나 스캐너 같은 도구를 이용하여 디지털 영상으로 변환 과정 필요)
- 디지털 영상 (이차원 함수로 정의, 흑백영상에서의 표현, 칼라영상에서의 표현, 화소 또는 픽셀)
- 표본화의 개념 (연속되는 xy좌표 영상을 이산적인 xy좌표에서만 표현되는 영상으로 변환)
- 양자화의 개념 (연속적인 크기를 갖는 화소함수값을 몇개의 대표적인 명암도 값으로 변환, 정수화된 신호 값)
+ 공간적 해상도와 명암도 해상도
- 공간적 해상도 (표본화의 표본의 수에 의해 영향 받음, 표본 수가 많을 수록 공간 해상도 증가)
- 명암도 해상도 (양자화 레벨 단계에 따른 영향)
- 예제 프로그램 실행하기(카메라를 통하여 입력된 컬러영상을 영상처리 없이 입력 영상 출력)
+ LOG DSP KIT
+ 소개
- 구성 (LogDSP보드, 영상획득카메라, 영상처리결과모니터, 실험용컴퓨터)
- TMS320C6414 DSP 칩, 비디오 입력 프로세서와 메모리, 오디오 코덱 등을 탑재하여 데이터를 처리
+ 영상획득 카메라
- CCD의 원리, 컬러표현, 신호전하전송방식(인터라인형, 프레임인터라인형, 프레임트랜스퍼형 등)
+ LogDSP 보드
- LogDSP 보드의 특징, 보드 사양
- NTSC 방식 (주사방식, 비월주사방식)
- 비디오 입력 및 처리과정(EVIP, 16비트 디지털컬러영상정보)
- FIFO 처리, 인터럽트 처리, 영상처리
- 실험용 컴퓨터(LogDSP 프로젝트생성)
+ 문턱치화, 영상반전 프레임간 연산
- 문턱치화(Thresholding) 및 프로그램
- 영상반전을 위한 영상 데이터 처리 및 반전프로그램
- 프레임간 뺄셈 연산
+ 칼라영상처리
- 색채의 기초 (RGB 색채 모델, HSI 색채 모델)
- 색변환 (색변환, 보색변환, 색분할)
- 의사색 영상처리 (명도 분할 및 프로그램)
+ 기하학적 변환
- 원영상의 좌표와 픽셀값을 변환하여 새로운 형태의 영상을 얻는 것을 말한다
- 보간법 (새로운 픽셀의 밝기값을 결정할 때 적절할 값을 찾아 영상 품질 저하 없이 다양한 기하학적 변환)
- 보간법 종류 (최단입점 보간법, 쌍선형 보간법)
+ 공간 영역에서의 영상 향상
- 픽셀단위의 처리를 통해 영상의 질 향상
- 대수변환 (픽셀값 하나하나에 로그를 취해 밝기값을 변화시키는 방법)
- 멱함수변환 (감마교정)
+ 히스토그램 평활화
- 히스토그램 정의: 영상의 픽셀값에 대한 정보를 보여주기 위해 사용되는 도구, 픽셀값의 분포를 막대그래프 표현
- 필요성: 특정 정보를 추출하기 위한 전처리 과정으로 영상의 품질을 향상시키기 위함
- 히스토그램 평활화의 정의: 픽셀값분포가 불균일 또는 빈약할때 평활화 영상처리에 의해 영상의 품질 향상
- 히스토그램 평활화 알고리즘 (변환 함수, 이산적 픽셀값 표현, 정규화)
- 히스토그램 평활화 알고리즘 구현 단계 (히스토그램 생성, 정규화 합 히스토그램 변형, 변환함수를 통한 영상재생)
- 히스토그램 평활화 프로그램
+ 공간적 필터처리
- 영상의 평활화 및 경계면 추출등에 이용
- 컨벌루션, 마스크의 종류
- 평균 필터, 중간값 필터
- 선명화를 위한 공간적 필터(미세하고 세밀한 부분 강조 또는 영상포착과정에서 몽롱화된 부분 개선)
- 라플라시안 필터
+ 점,선,윤곽선 검출
- 유사성(유사한 명암도를 가지고 영역을 찾음), 불연속성(명암도가 급격히 변화하는 영역을 찾음)
- 점검출(마스크를 이용한 검출)
- 선검출(마스크를 이용한 검출)
- 윤곽선 검출(그라디언트)
+ 형태처리기법
- 기하학적 형태를 알고 있는 대상 물체의 정보를 반영하여 영상 내에 원하는 부분을 추출
- 마스크 기반 영상 처리 (사각형 형태를 가지는 일정한 크기의 마스크를 영상에 적용, 원하는 작업 수행)
- 형태처리기법(모노폴로지 기법): 팽창 연산 / 침식 연산
+ LabView를 이용한 PID 제어기 설계 (강사: 조준호)
+ Start Programming
- 랩뷰 개발환경 (그래픽컬 프로그래밍 또는 데이터 플로우 프로그래밍)
+ 프론트 패널의 역할과 구성
- 유저인터페이스 구현, 컨트롤 팔렛트
- 컨트롤(vi 입력변수)과 인디케이터(vi 출력변수)
- 블럭다이어그램 윈도우의 구성과 역할 (vi코드작성및디버깅, Function Palette)
- Palettes (Control, Function, Tool)
- Menu
- 도움말
+ 스타트 프로그래밍
- Simple vi Implementation
- DATA Type (Numeric, Boolean, String, Control, Indicator)
- Debugging Tools
+ Create Sub vi (Modular Programming)
- vi 전체를 sub vi로 만들기
- vi의 일부를 sub vi로 만들기
+ Structures
- Iterative structure (while, for loop / shift register, feedback node)
- Case selective structure (Decision making) {Select Function / Case Structure}
- Sequence structure (sequence structure / formula node)
+ Array, Cluster & Data Ploting
- Array와 Array 관련함수
- Cluster와 Cluster 관련함수
+ PID Controller Design
- Proportional Controller 비례제어
- Proportional Integral Controller 비례 적분 제어
- Proportional Derivative Controller 비례 미분 제어
- Proportional Integral Derivative Controller 비례 적분 미분 제어
- PID 제어기의 계수 조정 방법
+ What is Digital Image Processing?
- 디지털 영상처리 배경 (인간이 이해하기 편한 영성정보 개선 / 기계가 자동적으로 인식할 수 있도록 영상데이터 처리)
- 디지털 영상처리란? (아날로그 정보를 디지털 정보로 전환 후 디지털 컴퓨터에서 처리, 디지털 영상 입출력)
- 디지털 영상 구조 (행렬구조, 행과 열의 값으로 영상에서 한점을 표시, 행렬내 한 요소의 값은 그 지점의 명암도 값)
- 디지털 배열의 요소 (영상요소 / 화소 / 픽셀 / 펠)
+ 디지털 영상 취득
- 아날로그 영상정보 표본화,양자화, 부호화
- 샘플링
- 영상은 2차원 좌표로 화소표현
- 양자화 : 샘플 화소의 디지털 크기 결정
- 균일/불균일 , 대칭/비대칭 , 적응적/고정적
- 디지털 영상의 특징 (처리가 정확, 다양, 재현 가능 / 조작 및 제어 용이 / 데이터 처리 양이 많아 처리 시간 지연)
- 디지털 처리 시스템 블럭도 (물체 > 이미지시스템 > 샘플링, 양자화 > 저장 > 처리 > 갱신저장 > 출력)
- 영상취득방식: 영상 취득의 두가지 요소 (물리적 센서, Digitizer)
- 저장 (영상 데이터 저장 및 처리 목적, 메모리및디스크)
- 처리 (대부분의 영상처리는 소프트웨어로 구현, 속도향상을 위해 하드웨어 처리 가능)
- 통신 (로컬통신_영상처리 시스템간의 통신 / 리모트통신_원거리 통신. 데이터 압축 필요)
- 디스플레이 (모니터, 프린터, 플롯터)
+ 영상 표현의 모델링
- 감각 모델: 콘트라스트, 공간주파수, 영상충실도, 시간적 감도, 장면 감도
- 국부 모델: 샘플링 및 복원, 영상 양자화, 결정론적 모델, 일원변환, 통계적 모델
- 전체 모델: 장면분석및인공지능모델, 클러스터링및세그먼트화, 영상이해모델
+ 디지털 영상신호 처리의 목적 및 응용 분야
- 영상변환: 영상해석의 편리 > 응용_ DFT, DCT, DST, KLT, WHT
- 영상부호화: 효율적인 영상저장 및 전송 > 응용_ PCM, DPCM, VQ, SBC, VLC
- 영상개선: 관측 및 해석 용이 > 응용_ 계조도, 히스토그램 조절, 필터링, 선명화
- 영상복원: 훼손된 영상으로부터 원영상 복원 > 잡음영상 복원
- 영상해석: 특성 자동 감지 > 응용_ 특징추출, 에지검출, 세그멘테이션
- 화질평가: 영상 충실도 측정 > 응용_ MSE(PSNR), 시각적 감도
- 디지털 영상 처리의 역사
- 디지털 영상 처리 실험
- 디지털 영상처리 응용 분야 (우주탐사계획, 의료분야, 지리학, 고고학, 물리학, 기타)
+ Log DSP를 이용한 디지털 영상처리
- 영상처리 (과학적 영상처리, 아날로그 영상처리, 디지털 영상처리)
+ 디지털 영상처리의 특징
- 정확성, 재현성, 제어의 용이성, 처리의 다양성, 많은 데이터량
+ 디지털 영상처리 분류
- 영상처리의 궁극적 목적 (인간이 영상을 이해하기 용이하도록 처리 / 기계에 의한 영상인식을 용이하도록 하는 처리)
- 영상 향상 (화질의 개선처리, 특별한 응용에 맞도록 처리, 다양한 기법_ Contrast, Histogram, Pseudo, Noise 등)
- 영상 복원 (역 몽롱화, 잡음 필터링, 기하학적 왜곡보정, 역 필터링, 최소 평균 제곱 필터링 등)
- 영상 인식 (기법_ 경계 서술자, 영역 서술자, 비교 서술자, 매칭 기법 등)
+ 영상 표본화 및 양자화
- 필요성 (눈에 보이는 아날로그 영상을 카메라나 스캐너 같은 도구를 이용하여 디지털 영상으로 변환 과정 필요)
- 디지털 영상 (이차원 함수로 정의, 흑백영상에서의 표현, 칼라영상에서의 표현, 화소 또는 픽셀)
- 표본화의 개념 (연속되는 xy좌표 영상을 이산적인 xy좌표에서만 표현되는 영상으로 변환)
- 양자화의 개념 (연속적인 크기를 갖는 화소함수값을 몇개의 대표적인 명암도 값으로 변환, 정수화된 신호 값)
+ 공간적 해상도와 명암도 해상도
- 공간적 해상도 (표본화의 표본의 수에 의해 영향 받음, 표본 수가 많을 수록 공간 해상도 증가)
- 명암도 해상도 (양자화 레벨 단계에 따른 영향)
- 예제 프로그램 실행하기(카메라를 통하여 입력된 컬러영상을 영상처리 없이 입력 영상 출력)
+ LOG DSP KIT
+ 소개
- 구성 (LogDSP보드, 영상획득카메라, 영상처리결과모니터, 실험용컴퓨터)
- TMS320C6414 DSP 칩, 비디오 입력 프로세서와 메모리, 오디오 코덱 등을 탑재하여 데이터를 처리
+ 영상획득 카메라
- CCD의 원리, 컬러표현, 신호전하전송방식(인터라인형, 프레임인터라인형, 프레임트랜스퍼형 등)
+ LogDSP 보드
- LogDSP 보드의 특징, 보드 사양
- NTSC 방식 (주사방식, 비월주사방식)
- 비디오 입력 및 처리과정(EVIP, 16비트 디지털컬러영상정보)
- FIFO 처리, 인터럽트 처리, 영상처리
- 실험용 컴퓨터(LogDSP 프로젝트생성)
+ 문턱치화, 영상반전 프레임간 연산
- 문턱치화(Thresholding) 및 프로그램
- 영상반전을 위한 영상 데이터 처리 및 반전프로그램
- 프레임간 뺄셈 연산
+ 칼라영상처리
- 색채의 기초 (RGB 색채 모델, HSI 색채 모델)
- 색변환 (색변환, 보색변환, 색분할)
- 의사색 영상처리 (명도 분할 및 프로그램)
+ 기하학적 변환
- 원영상의 좌표와 픽셀값을 변환하여 새로운 형태의 영상을 얻는 것을 말한다
- 보간법 (새로운 픽셀의 밝기값을 결정할 때 적절할 값을 찾아 영상 품질 저하 없이 다양한 기하학적 변환)
- 보간법 종류 (최단입점 보간법, 쌍선형 보간법)
+ 공간 영역에서의 영상 향상
- 픽셀단위의 처리를 통해 영상의 질 향상
- 대수변환 (픽셀값 하나하나에 로그를 취해 밝기값을 변화시키는 방법)
- 멱함수변환 (감마교정)
+ 히스토그램 평활화
- 히스토그램 정의: 영상의 픽셀값에 대한 정보를 보여주기 위해 사용되는 도구, 픽셀값의 분포를 막대그래프 표현
- 필요성: 특정 정보를 추출하기 위한 전처리 과정으로 영상의 품질을 향상시키기 위함
- 히스토그램 평활화의 정의: 픽셀값분포가 불균일 또는 빈약할때 평활화 영상처리에 의해 영상의 품질 향상
- 히스토그램 평활화 알고리즘 (변환 함수, 이산적 픽셀값 표현, 정규화)
- 히스토그램 평활화 알고리즘 구현 단계 (히스토그램 생성, 정규화 합 히스토그램 변형, 변환함수를 통한 영상재생)
- 히스토그램 평활화 프로그램
+ 공간적 필터처리
- 영상의 평활화 및 경계면 추출등에 이용
- 컨벌루션, 마스크의 종류
- 평균 필터, 중간값 필터
- 선명화를 위한 공간적 필터(미세하고 세밀한 부분 강조 또는 영상포착과정에서 몽롱화된 부분 개선)
- 라플라시안 필터
+ 점,선,윤곽선 검출
- 유사성(유사한 명암도를 가지고 영역을 찾음), 불연속성(명암도가 급격히 변화하는 영역을 찾음)
- 점검출(마스크를 이용한 검출)
- 선검출(마스크를 이용한 검출)
- 윤곽선 검출(그라디언트)
+ 형태처리기법
- 기하학적 형태를 알고 있는 대상 물체의 정보를 반영하여 영상 내에 원하는 부분을 추출
- 마스크 기반 영상 처리 (사각형 형태를 가지는 일정한 크기의 마스크를 영상에 적용, 원하는 작업 수행)
- 형태처리기법(모노폴로지 기법): 팽창 연산 / 침식 연산
+ LabView를 이용한 PID 제어기 설계 (강사: 조준호)
+ Start Programming
- 랩뷰 개발환경 (그래픽컬 프로그래밍 또는 데이터 플로우 프로그래밍)
+ 프론트 패널의 역할과 구성
- 유저인터페이스 구현, 컨트롤 팔렛트
- 컨트롤(vi 입력변수)과 인디케이터(vi 출력변수)
- 블럭다이어그램 윈도우의 구성과 역할 (vi코드작성및디버깅, Function Palette)
- Palettes (Control, Function, Tool)
- Menu
- 도움말
+ 스타트 프로그래밍
- Simple vi Implementation
- DATA Type (Numeric, Boolean, String, Control, Indicator)
- Debugging Tools
+ Create Sub vi (Modular Programming)
- vi 전체를 sub vi로 만들기
- vi의 일부를 sub vi로 만들기
+ Structures
- Iterative structure (while, for loop / shift register, feedback node)
- Case selective structure (Decision making) {Select Function / Case Structure}
- Sequence structure (sequence structure / formula node)
+ Array, Cluster & Data Ploting
- Array와 Array 관련함수
- Cluster와 Cluster 관련함수
+ PID Controller Design
- Proportional Controller 비례제어
- Proportional Integral Controller 비례 적분 제어
- Proportional Derivative Controller 비례 미분 제어
- Proportional Integral Derivative Controller 비례 적분 미분 제어
- PID 제어기의 계수 조정 방법
