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기술

수학적 형태학

수학적 형태학기술
영문명
Mathematical morphology
기준 도구
구조 요소
기본 연산
침식과 팽창
대표 조합
열기와 닫기
수학적 형태학은 구조 요소를 기준으로 영상이나 집합의 형태를 분석하고 바꾸는 방법이다. 침식과 팽창을 기본 연산으로 삼으며, 이들을 조합해 열기와 닫기 같은 처리를 구성한다.

구조 요소와 전경

이진 영상에서 전경을 1, 배경을 0으로 나타내고 구조 요소가 정한 이웃을 검사할 수 있다. 구조 요소의 크기뿐 아니라 사각형, 십자형 같은 모양과 기준 위치도 결과에 영향을 준다. 여기서는 대칭인 구조 요소를 생각한다. 비대칭 요소에서는 반사와 기준점에 관한 연산의 정의를 확인해야 한다.

침식과 팽창의 예제

정수 위치 위에서 전경 집합이 {1,2,3,7}이고 구조 요소가 {-1,0,1}이라고 하자. 침식은 구조 요소를 옮겼을 때 그 전체가 전경에 포함되는 중심을 남기므로 결과는 {2}다. 팽창은 각 전경 위치의 좌우 한 칸까지 포함해 {0,1,2,3,4,6,7,8}이 된다. 이 예제는 유한한 영상 경계 없이 정수선 전체에서 계산한 경우다.

열기와 닫기

열기는 같은 구조 요소로 침식한 뒤 팽창하는 조합이다. 앞 예제에서는 {2}를 팽창해 {1,2,3}이 남으므로 떨어진 한 점 7이 사라진다. 닫기는 팽창 뒤 침식하는 순서다. 전경이 {1,2,4,5}인 다른 예제에서는 팽창하면 {0,1,2,3,4,5,6}, 다시 침식하면 {1,2,3,4,5}가 돼 빈 위치 3이 채워진다.

순서와 해석

침식과 팽창은 서로를 무조건 되돌리는 역연산이 아니다. 조합의 순서와 구조 요소를 바꾸면 실제로 필요한 작은 구조가 제거되거나 다른 물체가 연결될 수도 있다. 영상 가장자리 처리도 확인해야 한다. 전경과 배경의 부호를 바꿨을 때 같은 효과를 기대해서는 안 되며, 잡음으로 볼 대상과 보존해야 할 형태를 목적에 맞게 판단한다.

관련 문서

집합 / 이미지 처리 / 이진 영상 / 중앙값 필터 / 캐니 에지 검출 / 연결 성분 / 신호 처리