[영상처리] 영상 획득과 샘플링 Sampling

*본 포스팅은 세종대학교 '서재규' 교수님의 강의자료와 '매트랩을 이용한 디지털 영상처리의 기초' 교재를 참고하였습니다.

---

 

샘플링(Sampling)?

연속적인 함수를 디지털화하는 과정

 

 

샘플링이라는 단어만 들었을때 대충 어떤 느낌인지 감이 오지만, 더 자세하게 설명을 해보겠다.

 

* 먼저 함수 y=sin(x)+1/3*sin(3x) 를 동일간격으로 떨어진 N개의 값으로 샘플링한다고 가정해보자.

 

왼쪽은 듬성듬성 샘플링, 즉 undersampling 하였고 오른쪽은 좀 더 많은 점들로 샘플링을 진행하였다.

한눈에 봐도 왼쪽의 점들로는 원래의 함수를 알아내는게 거의 불가능하다.

 

---

 

샘플링 이론 (Sampling theorem)?

샘플링 주파수가 적어도 해당 함수의 최대 주파수 성분의 2배 이상이 되어야만 샘플로부터 연속함수를 복원할 수 있다.

 

주기가 1초당 몇번 반복되는지?

 

아래의 예시를 살펴보자

 

둘다 1차원 신호라고 가정했을때, 둘다 주파수는 3Hz 임을 알 수 있다. 

(A) 는 3번의 sampling을 하였고, (B)는 7번의 sampling이 발생하였다.

즉 샘플링 이론에 따르면, (A)의경우 3 sampling < 주파수*2 ,(B)의 경우 7 sampling > 주파수 *2이다.

즉 (B)의 경우가 연속함수를 복원하기에 적합하다.

 

---

 

엘리어싱(aliasing)?

: 샘플링이 올바로 수행되지 않아서 발생하는 신호의 왜곡

 

주파수가 큰 성분들 = 반복이 빠르게 되는 공간에서 신호들이 왜곡된다.

 

 

---

영상획득

- CCD

- 평판형 스캐너

 

 

1> CCD (Charge Coupled Device)

 

: 광 감지 셀들의 배열

: 각 셀은 빛의 강도에 비례하는 전압 생성

 

CCD에 강한 빛이 들어오게되면 전압이 크게 생성되고, 그 것이 숫자로 표현되어 저장된다 !

 

---

 

2> 평판형 스캐너

 

: 하나의 행으로 구성된 감광 소자들을 이동하면서 선 단위로 영상 정보 획득한다

 

 

1차원 배열이 아래로 내려가면서 scan함

 

---

*영상획득은 가시광선이 일반적이지만, 다른 에너지원을 이용할 수도 있다.