imdilate

영상 팽창

구문

J = imdilate(I,SE)

J = imdilate(I,nhood)

J = imdilate(___,packopt)

J = imdilate(___,shape)

설명

J = imdilate(I,SE)는 구조 요소 SE를 사용하여 회색조 영상, 이진 영상 또는 팩 형식의 이진 영상 I를 팽창시킵니다.

J = imdilate(I,nhood)는 영상 I를 팽창시킵니다. 여기서 nhood는 구조 요소 이웃을 지정하는, 0과 1로 구성된 행렬입니다.

이 구문은 imdilate(I,strel(nhood))와 동일합니다.

J = imdilate(___,packopt)는 I가 팩 형식의 이진 영상인지를 지정합니다.

J = imdilate(___,shape)는 출력 영상의 크기를 지정합니다.

예제

세로선 구조 요소를 사용하여 영상 팽창시키기

이진 영상을 작업 공간으로 읽어 들입니다.

BW = imread('text.png');

세로선 모양의 구조 요소를 생성합니다.

se = strel('line',11,90);

세로선 구조 요소를 사용하여 영상을 팽창시킨 다음 결과를 비교합니다.

BW2 = imdilate(BW,se);
imshow(BW), title('Original')

figure, imshow(BW2), title('Dilated')

구르는 공을 사용하여 회색조 영상 팽창시키기

회색조 영상을 작업 공간으로 읽어 들입니다.

originalI = imread('cameraman.tif');

공 모양의 평탄하지 않은 구조 요소를 생성합니다.

se = offsetstrel('ball',5,5);

영상을 팽창시킵니다.

dilatedI = imdilate(originalI,se);

원본 영상과 팽창된 영상을 표시합니다.

imshowpair(originalI,dilatedI,'montage')

구조 요소의 합성 영역 확인하기

직선 모양의 평탄한 구조 요소 두 개를 하나는 0도에서, 다른 하나는 90도에서 만듭니다.

se1 = strel('line',3,0)

se1 = 
strel is a line shaped structuring element with properties:

      Neighborhood: [1 1 1]
    Dimensionality: 2

se2 = strel('line',3,90)

se2 = 
strel is a line shaped structuring element with properties:

      Neighborhood: [3x1 logical]
    Dimensionality: 2

'full' 옵션으로 두 구조 요소를 연달아 사용하여 스칼라 값 1을 팽창시킵니다.

composition = imdilate(1,[se1 se2],'full')

composition = 3×3

     1     1     1
     1     1     1
     1     1     1

구 모양의 구조 요소를 사용하여 3차원 공간에서 점 팽창시키기

두 개의 점이 있는 논리형 3차원 볼륨을 생성합니다.

BW = false(100,100,100);
BW(25,25,25) = true;
BW(75,75,75) = true;

구 모양의 구조 요소를 사용하여 3차원 볼륨을 팽창시킵니다.

se = strel('sphere',25);
dilatedBW = imdilate(BW,se);

팽창된 영상 볼륨을 시각화합니다.

figure
isosurface(dilatedBW, 0.5)

입력 인수

I — 입력 영상

회색조 영상 | 이진 영상 | 팩 형식의 이진 영상

입력 영상으로, 임의 차원의 회색조 영상, 이진 영상 또는 팩 형식의 이진 영상으로 지정됩니다.

데이터형: single | double | int8 | int16 | int32 | uint8 | uint16 | uint32 | logical

SE — 구조 요소

strel 객체 | offsetstrel 객체 | strel 객체로 구성된 배열 | offsetstrel 객체로 구성된 배열

구조 요소로, 스칼라 strel 객체 또는 offsetstrel 객체로 지정됩니다. SE는 strel 객체 또는 offsetstrel 객체로 구성된 배열일 수도 있습니다. 이 경우 imdilate는 각 구조 요소를 연달아 사용하여 입력 영상에 대해 여러 번 팽창을 수행합니다.

imdilate는 데이터형이 logical인 영상을 제외하고 모든 영상에 대해 회색조 팽창을 수행합니다. 이 경우 구조 요소는 평탄해야 하고 imdilate는 이진 팽창을 수행합니다.

nhood — 구조 요소 이웃

0과 1로 구성된 행렬

구조 요소 이웃으로, 0과 1로 구성된 행렬로 지정됩니다.

예: [0 1 0; 1 1 1; 0 1 0]

packopt — 팩 형식의 이진 영상 표시자

'notpacked' (디폴트 값) | 'packed'

팩 형식의 이진 영상 표시자로, 다음 값 중 하나로 지정됩니다.

값	설명
'notpacked'	I가 일반적인 배열로 처리됩니다.
'ispacked'	I가 bwpack에 의해 생성된 대로 팩 형식의 이진 영상으로 처리됩니다. I는 2차원 uint32형 배열이어야 하고, SE는 평탄한 2차원 구조 요소여야 합니다. shape의 값은 'same'이어야 합니다.

데이터형: char | string

shape — 출력 영상의 크기

'same' (디폴트 값) | 'full'

출력 영상의 크기로, 다음 값 중 하나로 지정됩니다.

값	설명
'same'	출력 영상이 입력 영상과 크기가 같습니다. packopt 값이 'ispacked'이면, shape는 'same'이어야 합니다.
'full'	전체 팽창을 계산합니다.

데이터형: char | string

출력 인수

J — 팽창된 영상

회색조 영상 | 이진 영상 | 팩 형식의 이진 영상

팽창된 영상으로, 회색조 영상, 이진 영상 또는 팩 형식의 이진 영상으로 반환됩니다. 입력 영상 I가 팩 형식의 이진 영상이면 J도 팩 형식의 이진 영상입니다. J는 I와 동일한 데이터형을 갖습니다.

세부 정보

이진 팽창

B에 의한 A의 이진 팽창(A ⨁ B로 나타냄)은 다음과 같은 집합 연산으로 정의됩니다.

$$A\oplus B=\left\{z|{\left(\widehat{B}\right)}_z\cap A\ne \varnothing \right\},$$

여기서 $$\widehat{B}$$는 구조 요소 B의 대칭입니다. 즉, 이는 픽셀 위치의 집합 z입니다. 여기서 대칭된 구조 요소는 z로 변환될 때 A의 전경 픽셀과 겹칩니다. 단, 일부 응용 사례에서는 구조 요소가 대칭되지 않는 팽창을 정의하는 경우도 있습니다.

이진 팽창에 대한 자세한 내용은 [1] 항목을 참조하십시오.

회색조 팽창

일반 형식의 회색조 팽창에서는 구조 요소가 높이를 갖습니다. B(x, y)에 의한 A(x, y)의 회색조 팽창은 다음으로 정의됩니다.

$$\left(A\oplus B\right)\left(x,y\right)=\max \left\{A(x-x^{\prime },y-y^{\prime })+B(x^{\prime },y^{\prime })|\left(x^{\prime },y^{\prime }\right)\in D_B\right\},$$

여기서 D_B는 구조 요소 B의 정의역이고, A(x, y)는 영상의 정의역을 벗어난 부분에서는 −∞인 것으로 간주됩니다. 참고로, 일부 애플리케이션은 A(x – x′, y – y′) 대신 A(x + x′, y + y′) 수식을 사용하여 회색조 팽창을 정의합니다.

높이 값이 0이 아닌 구조 요소를 생성하려면, 구문 strel(nhood,height)를 사용하십시오. 여기서 height는 높이 값을 지정하고, nhood는 구조 요소의 정의역인 D_B에 해당합니다.

일반적으로 회색조 팽창은 평탄한 구조 요소 (B(x,y) = 0)을 사용하여 수행됩니다. 이러한 구조 요소를 사용한 회색조 팽창은 아래의 국소 최댓값 연산자와 동일합니다.

$$\left(A\oplus B\right)\left(x,y\right)=\max \{A(x-x^{\prime },y-y^{\prime })|(x^{\prime },y^{\prime })\in D_B\}.$$

strel(nhood,height), strel('arbitrary',nhood,height) 및 strel('ball',___)을 제외한 모든 strel 구문은 평탄한 구조 요소를 생성합니다.

팁

• 영상 I의 차원 수가 구조 요소의 차원 수보다 높을 경우, imdilate 함수는 동일한 모폴로지 팽창을 더 높은 차원을 따라 모든 평면에 적용합니다.

  이 동작을 사용하여 RGB 영상에 모폴로지 팽창을 수행할 수 있습니다. RGB 영상에 대해 2차원 구조 요소를 지정하여 각 색 채널에서 개별적으로 연산을 수행합니다.

• 구조 요소 이웃을 지정하면 imdilate는 floor((size(nhood)+1)/2)를 통해 nhood의 중앙 요소를 결정합니다.

• imdilate는 구조 요소 객체에 대한 분해가 존재하는 경우 이를 자동으로 활용합니다. 또한 imdilate는 분해가 있는 구조 요소 객체로 이진 팽창을 수행할 때, 팽창 속도를 높이기 위해 이진 영상 패킹을 자동으로 사용합니다[3].

참고 문헌

[1] Gonzalez, Rafael C., Richard E. Woods, and Steven L. Eddins. Digital Image Processing Using MATLAB. Third edition. Knoxville: Gatesmark Publishing, 2020.

[2] Haralick, Robert M., and Linda G. Shapiro. Computer and Robot Vision. 1st ed. USA: Addison-Wesley Longman Publishing Co., Inc., 1992, pp. 158-205.

[3] Boomgaard, Rein van den, and Richard van Balen. “Methods for Fast Morphological Image Transforms Using Bitmapped Binary Images.” CVGIP: Graphical Models and Image Processing 54, no. 3 (May 1, 1992): 252–58. https://doi.org/10.1016/1049-9652(92)90055-3.

확장 기능

C/C++ 코드 생성

MATLAB® Coder™를 사용하여 C 코드나 C++ 코드를 생성할 수 있습니다.

사용법 관련 참고 및 제한 사항:

• imdilate 함수는 C 코드 생성을 지원합니다(MATLAB^® Coder™가 필요함). 일반적인 MATLAB Host Computer 타깃 플랫폼을 선택할 경우 imdilate 함수는 미리 컴파일된 플랫폼별 공유 라이브러리를 사용하는 코드를 생성합니다. 공유 라이브러리를 사용하면 성능 최적화가 유지되지만 코드를 생성할 수 있는 타깃 플랫폼이 제한됩니다. 자세한 내용은 Types of Code Generation Support in Image Processing Toolbox 항목을 참조하십시오.

• 입력 영상 I는 2차원이거나 3차원이어야 합니다.

• 구조 요소 SE는 단일 요소여야 합니다. 구조 요소로 구성된 배열은 지원되지 않습니다. 구조 요소로 구성된 배열을 사용하여 얻는 것과 동일한 결과를 얻으려면, 함수를 연속으로 호출하십시오.

• 대상이 MATLAB Host Computer인 경우, packopt 인수와 shape 인수는 컴파일타임 상수여야 합니다. 대상이 그 외 다른 플랫폼이라면 packopt 구문은 지원되지 않습니다.

GPU 코드 생성

GPU Coder™를 사용하여 NVIDIA® GPU용 CUDA® 코드를 생성할 수 있습니다.

사용법 관련 참고 및 제한 사항:

• 입력 영상 I는 2차원이거나 3차원이어야 합니다.

• 팩 형식의 이진 입력 영상(packopt 구문)은 지원되지 않습니다.

• 4개 이상의 채널이 있는 3차원 입력 영상의 경우 C/C++ 코드만 생성됩니다.

• 구조 요소 SE는 컴파일타임 상수여야 합니다. CUDA^® 코드는 1차원 또는 2차원 구조 요소에 대해서만 생성됩니다. 구조 요소가 3차원인 경우 C/C++ 코드가 생성됩니다. 3차원을 초과하는 구조 요소에 대해서는 코드 생성이 지원되지 않습니다.

• 비평탄 구조 요소의 경우 C/C++ 코드만 생성됩니다.

스레드 기반 환경

MATLAB®의 backgroundPool을 사용해 백그라운드에서 코드를 실행하거나 Parallel Computing Toolbox™의 ThreadPool을 사용해 코드 실행 속도를 높일 수 있습니다.

이 함수는 스레드 기반 환경을 완전히 지원합니다. 자세한 내용은 스레드 기반 환경에서 MATLAB 함수 실행하기 항목을 참조하십시오.

GPU 배열

Parallel Computing Toolbox™를 사용해 GPU(그래픽스 처리 장치)에서 실행하여 코드 실행 속도를 높일 수 있습니다.

사용법 관련 참고 및 제한 사항:

• gpuArray 입력값은 uint8형이거나 logical형이어야 합니다.

• 구조 요소 SE는 평탄하고 2차원이어야 합니다.

• packopt 인수는 GPU에서 지원되지 않습니다.

자세한 내용은 GPU를 사용한 영상 처리 항목을 참조하십시오.

버전 내역

R2006a 이전에 개발됨

R2022b: 스레드 기반 환경 지원

imdilate 함수는 이제 스레드 기반 환경을 지원합니다.

참고 항목

함수

• bwpack | bwunpack | conv2 | filter2 | imclose | imerode | imopen

객체

• strel | offsetstrel