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기술

오츠 이진화

오츠 이진화기술
영문명
Otsu thresholding
입력 정보
밝기 히스토그램
임계값 범위
영상 전체에 적용하는 전역 값
최적화 기준
가중 집단 내 분산 최소화
오츠 이진화는 영상의 밝기 히스토그램으로부터 전역 임계값을 정해 두 집단으로 나누는 방법이다. 두 집단 내부의 가중 분산을 작게 하는 기준을 사용하며, 사람이 임계값 하나를 직접 지정하는 방식과 다르다.

나눌 기준을 정하기

임계값 t 이하인 밝기를 한 집단, 더 큰 밝기를 다른 집단으로 나눈다고 하자. 각 집단의 비율을 가중치로 주어 집단 내부 분산을 더하고, 그 값이 작은 임계값을 찾는다. 비어 있는 집단은 별도로 처리해야 한다. 이 기준을 최적화한다는 의미이지 영상의 실제 물체와 배경을 언제나 정확히 구분한다는 뜻은 아니다.

네 밝기의 계산 예제

밝기가 0,1,4,5이고 각 값이 같은 횟수로 나온다고 하자. 임계값 2로 나누면 두 집단은 (0,1)과 (4,5)이며 각 분산은 0.25, 비율은 1/2이다. 가중 분산 합은 0.25다. 임계값 0이면 집단은 (0)과 (1,4,5)가 되고 가중 분산 합은 13/6, 약 2.167이다. 앞의 분할이 이 기준에서 더 낫다.

같은 히스토그램의 한계

밝기값들의 위치를 서로 바꾸어도 히스토그램은 같을 수 있다. 오츠의 전역 기준은 그 밝기들이 어디에 배치됐는지까지 직접 고려하지 않는다. 조명이 위치에 따라 크게 달라지거나 두 집단의 밝기가 많이 겹치면 결과가 목적에 맞지 않을 수 있다. 지역별 임계값을 사용하는 적응형 방식과는 정보의 범위가 다르다.

동점과 전처리

앞 예제에서는 임계값 1,2,3이 같은 두 집단을 만든다. 따라서 분할이 같더라도 반환된 임계값 숫자는 선택 규칙에 따라 달라질 수 있다. 평활화나 히스토그램 구간 설정도 계산을 바꾼다. 자동 임계값이라는 이유로 결과를 그대로 신뢰하지 말고 얇은 구조의 손실, 잡음과 배경의 오분류를 확인한다. 밝은 쪽을 전경으로 둘지 반전할지도 문제에 맞춰 정한다.

관련 문서

히스토그램 / 분산 / 가우스 필터 / 수학적 형태학 / 이진 영상 / 이미지 처리 / 군집화