컴퓨터 비전과 디지털 이미지 처리 입문

컴퓨터 비전은 인공지능의 분야로, 컴퓨터가 디지털 이미지와 동영상을 통해 의미 있는 정보를 추출하도록 하는 기술이며, 사실상 원시 픽셀 데이터와 인간 수준의 이해 사이의 의미적 갭을 메우려는 시도를 하고 있습니다.디지털 이미지 처리은 컴퓨터 비전의 기초적인 계층으로, 픽셀 단위의 변환을 통해 이미지 신호를 조작하고 개선하여 고차원 해석 작업을 위한 데이터 준비를 목표로 합니다.

핵심 원칙

데이터 표현:기계 수준에서는 이미지가 전통적인 그림이 아니라 수치적인 텐서입니다. 회색조 이미지는 밝기 값의 2차원 행렬이며, 색상 이미지는 빨강, 초록, 파랑(RGB) 채널을 나타내는 3차원 텐서이며, 차원은 $H \times W \times 3$입니다.
변환과 해석의 차이:디지털 이미지 처리는 노이즈 제거, 선명화, 히스토그램 평탄화와 같은 이미지-이미지 연산에 주로 집중합니다. 반면 컴퓨터 비전은 객체 분류, 위치 지정, 세분화와 같은 이미지-지식 연산에 중점을 둡니다.
역 그래픽스 원리:컴퓨터 비전은 컴퓨터 그래픽스의 역행으로 볼 수 있습니다. 그래픽스는 수학적 모델에서 시각 세계를 생성하려고 하지만, 비전은 2차원 투영물로부터 3차원 구조와 의미적 레이블을 복원하려고 합니다.

핵심 과제

이 분야에서 가장 큰 도전 과제는 기계가 처리하는 저수준의 픽셀 값과 인간이 인식하는 고수준 개념 사이의 불일치인 의미적 갭입니다.

파이썬 구현

질문 1

어떤 과정이 이미지-지식 연산으로 분류될까요?

디지털 이미지 처리

컴퓨터 비전

컴퓨터 그래픽스

히스토그램 평탄화

질문 2

기계 수준에서 일반적인 색상 이미지의 데이터 구조는 무엇입니까?

2차원 행렬

1차원 배열

3차원 텐서 / RGB 채널

연결 리스트

사례 연구: 의료 진단 시스템

아래 상황을 읽고 질문에 답하세요.

한 병원은 뼈 골절 가능성을 분석하기 위해 X선 스캔을 분석할 수 있는 새로운 자동 의료 진단 시스템을 개발하고 있습니다. 이 시스템은 X선 기계에서 나오는 원시 센서 데이터를 처리하여 방사선 전문의에게 진단 보고서를 출력합니다.

1. 시스템이 뼈 구조를 더 명확하게 하기 위해 대비 강조를 적용한다면, 이것은 디지털 이미지 처리(DIP)인지, 컴퓨터 비전(CV)인지요?

정답:
디지털 이미지 처리입니다. 대비 강조는 의미적 해석 없이 신호의 시각적 품질을 향상시키는 이미지-이미지 변환입니다.

2. 시스템이 특정 영역을 골절 가능성으로 자동 표시한다면, 어떤 작업을 수행하고 있나요?

정답:
컴퓨터 비전 / 객체 탐지. 시스템은 이미지 내용을 해석하여 고차원 지식(골절 위치 확인)을 추출하고 있습니다.

3. 탐지 알고리즘을 실행하기 전에 노이즈 감소가 필요한 이유는 무엇입니까?

정답:
신호 품질을 향상시키고 의미 해석 단계에서 잘못된 긍정 결과를 줄이기 위해서입니다. 노이즈는 컴퓨터 비전 알고리즘이 실제 특징이나 경계로 잘못 인식할 수 있습니다.