명암도 동시발생 행렬을 사용한 텍스처 분석
명암도 동시발생 행렬(GLCM)은 텍스처를 검사하는 통계적 방법입니다. 텍스처의 통계적 측정값 계산하기에 설명된 다른 텍스처 필터 함수와 달리 GLCM은 픽셀의 공간 관계를 고려합니다. GLCM은 특정 명암 값을 가지는 픽셀이 다른 명암 값을 가지는 픽셀과 특정한 공간 관계에 놓여 있을 때, 그 발생 빈도를 계산하여 영상 텍스처의 특성을 파악합니다.
GLCM은 텍스처 영상의 회색 레벨 공간 분포에 대한 특정 속성을 나타낼 수 있습니다. 예를 들어, GLCM의 요소 대부분이 대각선을 따라 집중되어 있으면 지정된 오프셋에 비해 텍스처가 성기게 됩니다. GLCM에서 여러 통계적 측정값을 도출할 수도 있습니다. 자세한 내용은 GLCM에서 통계량을 도출하고 상관 플로팅하기 항목을 참조하십시오.
명암도 동시발생 행렬 만들기
graycomatrix 함수를 사용하여 GLCM을 만듭니다. 기본적으로 graycomatrix 함수는 단일 GLCM을 생성하며, 여기서 공간 관계는 관심 픽셀과 바로 오른쪽 픽셀로 구성됩니다. 디폴트 GLCM에서 각 요소 (i, j)는 입력 영상에서 회색 레벨이 i인 픽셀이 회색 레벨이 j인 픽셀 왼쪽에 나타나는 횟수입니다.
이를 살펴보기 위해 다음 그림은 graycomatrix가 디폴트 공간 관계를 사용하여 GLCM의 처음 세 값을 계산하는 방법을 보여줍니다.
GLCM에서 요소 (1, 1)의 값은
1입니다. 입력 영상에서 값이1인 픽셀이 값이1인 다른 픽셀의 바로 왼쪽에 있는 경우가 한 번밖에 없습니다.GLCM에서 요소 (1, 2)의 값은
2입니다. 값이1인 픽셀이 값이2인 픽셀의 바로 왼쪽에 있는 경우가 두 번 있습니다.GLCM에서 요소 (1, 3)의 값은
0입니다. 입력 영상에서 값이1인 픽셀이 값이3인 픽셀의 바로 왼쪽에 있는 경우가 없습니다.
graycomatrix는 입력 영상을 계속 처리하여 영상에서 다른 픽셀 쌍 (i, j)를 검색하고, GLCM의 대응 요소에 개수를 기록합니다.
GLCM을 만드는 과정
GLCM의 크기는 영상의 회색 레벨 수에 따라 결정됩니다. 기본적으로 graycomatrix는 스케일링을 사용하여 영상의 명암 값 개수를 8개로 줄입니다. 회색 레벨의 스케일링을 제어하려면 NumLevels 및 GrayLimits 이름-값 인수를 사용하면 됩니다.
GLCM 계산에 사용되는 오프셋 지정하기
단일 GLCM으로는 입력 영상의 텍스처 특징을 설명하는 데 충분하지 않을 수 있습니다. 예를 들어, 하나의 수평 오프셋은 수직 방향의 텍스처에 민감하지 않을 수 있습니다. 픽셀 간의 공간 관계가 서로 다른 여러 GLCM을 만들어 텍스처 특징에 대한 추가 정보를 얻을 수 있습니다.
여러 GLCM을 만들려면 graycomatrix 함수에 오프셋으로 구성된 행렬을 지정합니다. 이러한 오프셋은 방향과 거리가 다양한 픽셀 관계를 정의합니다. 예를 들어, 4개의 방향(가로, 세로, 2개의 대각선)과 4개의 거리를 지정하는 오프셋으로 구성된 행렬을 정의할 수 있습니다. 이 경우 입력 영상은 16개의 GLCM으로 표현됩니다. 이러한 GLCM에서 통계량을 계산할 때 평균을 구할 수 있습니다.
오프셋을 정수로 구성된 2열 행렬로 지정합니다. 행렬의 각 행은 [row_offset col_offset] 형식을 가지며 하나의 오프셋을 지정합니다. row_offset은 관심 픽셀과 이웃 사이의 행 개수입니다. col_offset은 관심 픽셀과 이웃 사이의 열 개수입니다.
다음 샘플 코드는 4개 방향과 각 방향의 4개 거리에 대한 오프셋으로 구성된 행렬을 만듭니다.
offsets = [ 0 1; 0 2; 0 3; 0 4; ... % four offsets in the horizontal direction
-1 1; -2 2; -3 3; -4 4; ... % four offsets in the 45 degree diagonal direction
-1 0; -2 0; -3 0; -4 0; ... % four offsets in the vertical direction
-1 -1; -2 -2; -3 -3; -4 -4]; % four offsets in the 135 degree diagonal direction
다음 그림은 이 오프셋 배열이 정의하는 픽셀들의 공간 관계를 보여줍니다. 여기서 D는 관심 픽셀로부터의 거리를 나타냅니다.
GLCM에서 통계량 도출하기
GLCM을 생성한 후 graycoprops 함수를 사용하여 GLCM에서 여러 통계량을 도출할 수 있습니다. 이러한 통계량은 영상의 텍스처에 대한 정보를 제공합니다. 다음 표에는 통계량이 나열되어 있습니다.
통계량 | 설명 |
|---|---|
대비 | 명암도 동시발생 행렬의 국소적 변화를 측정합니다. |
상관 | 지정된 픽셀 쌍의 결합 확률을 측정합니다. |
에너지 | GLCM 요소들의 제곱합을 제공합니다. 균등성 또는 ASM(Angular Second Moment)이라고도 합니다. |
동질성 | GLCM 요소가 GLCM 대각선에 얼마나 근접하게 분포해 있는지 측정합니다. |
