영상처리

디지털 영상처리 - Bit Plane

ImageProcessing

Posted by kwon on 2019-11-29

Bit Plane

표준 디지털 영상은 8bits로 구성되어 0부터 255까지의 값을 가지고 있는 구조이다. 256레벨의 그레이 스케일 값이라고 표현하기도 하는데 이진영상을 위에서 구성한 것과 같이 각 bit위치에서의 영상을 독립된 영상으로 표현하는 방법을 알아본다. 영상은 8개의 bit plane으로 구성되어 있으며 최상위 비트가 1인 경우 128보다 큰 값을 가지게 되고 바로 하위 비트가 1인 경우는 64보다 큰 값을 갖는 구조를 가지고 있다. 각 위치에서의 비트가 1인 경우 영상 값이 존재하는 표시인 255로 표시하여 화면에 보여주고 0인 경우 0으로 표현하여 이진 영상으로 각 bit plane을 표현한다.

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void BitSlicing(uchar** img, uchar** Result, int Row, int Col, int position)
{
  // 해당 position 값에 맞는 mask값을 통해 이미지를 구함

	int i, j;
	uchar mask = 0x01;
	mask <<= position;

	for(i=0;i<Row;i++)
		for (j = 0; j < Col; j++) {
			if ((mask & img[i][j]) == pow(2, position)) //pow(2, position) = mask
			{
				Result[i][j] = 255;
			}
			else
			{
				Result[i][j] = 0;
			}
		}
}

위의 코드는 position값에 따라 해당하는 bit palne의 이미지를 생성하는 코드이다.

위의 이미지는 Bit Plane 8장에 대한 영상결과를 보여준다. 각각의 비트가 1인 경우 255로 표현하여 이진화된 영상을 보여준다.

ImageCombine

이진화된 비트 영상은 비트의 정보만으로 영상이 얼마나 많은 정보를 가지고 있는지를 알 수 있다. 이러한 비트 정보를 몇 개를 모아야 사람이 보기에 지장이 없는지 확인해보자.

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void ImageCombine(uchar** img, uchar** tmpimg, uchar** outimg, int Row, int Col, int position, int direction) // 7부터 position까지의 비트이미지를 합성
{
	int i, j, k;
	uchar mask = 0x01;

	if (direction == 1) // 7부터 position까지 합성
	{

		for (k = 7; k > 7 - position; k--) // 7부터 입력받은 장수까지 반복
		{
			mask <<= k;
			for (i = 0; i < Row; i++) // BitSlicing
				for (j = 0; j < Col; j++) {
					if ((mask & img[i][j]) == mask) //pow(2, position) = mask
					{
						tmpimg[i][j] = 255;
					}
					else
					{
						tmpimg[i][j] = 0;
					}

				}
			for (i = 0; i < Row; i++)
				for (j = 0; j < Col; j++) {
					outimg[i][j] += tmpimg[i][j] & mask;
				}
			mask = 0x01;
		}
		average(outimg, Row, Col);

	}
/*	 비트슬라이싱된 이미지에 해당 mask를 and연산 하는 이유
	 해당 비트값만 255로 변환하고 나머지는 0으로 변환했기 때문에
	 즉 255 : 0b1111111 & 0b1000000 => 0b1000000
			    & 0b0100000 => 0b0100000
						와 같이 변환 후 모두 더해줘야 정상적인 값이 나옴.
\*/
	if (direction == 2) // 1부터 position까지 합성
	{

		for (k = 1; k <= position; k++) // 1부터 입력받은 장수까지 반복
		{
			mask <<= k;
			for (i = 0; i < Row; i++) // BitSlicing
				for (j = 0; j < Col; j++) {
					if ((mask & img[i][j]) == mask) //pow(2, position) = mask
					{
						tmpimg[i][j] = 255;
					}
					else
					{
						tmpimg[i][j] = 0;
					}

				}
			for (i = 0; i < Row; i++) // BitMasking, MaskAdd
				for (j = 0; j < Col; j++) {
					outimg[i][j] += tmpimg[i][j] & mask; // 비트슬라이싱된 tmpimg를 해당 비트의 마스크 값으로 마스킹 후 누적
				}
			mask = 0x01; // 초기화
		}
		average(outimg, Row, Col);

	}

}

위의 코드는 입력 받은 direction과 position값에 따라 상위 비트 혹은 하위 비트부터 원하는 장수를 더한 이미지를 생성해주는 함수이다. 일일이 각 비트의 이미지를 생성해 더하지 않도록 하기 위해 위와 같이 mask를 쉬프트 연산을 통해 변경하며 각각의 bit에 해당하는 이미지를 누적시켰다. 아래는 위의 함수를 통해 생성한 이미지를 출력한 결과이다.

8, 7, 6bit 합성 영상
8, 7, 6, 5bit 합성 영상
1, 2, 3, 4, 5bit 합성 영상

상위 비트부터 많은 비트를 합성할수록 원 영상과 비슷한 결과를 보여주는 것을 알 수 있다. 또한 하위 비트부터 더하면 높은 값을 가지는 bit가 빠져있으므로 전체적으로 어두운 영상을 보여주게 된다.

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