graycomatrix

영상에서 명암도 동시발생 행렬 생성

구문

glcm = graycomatrix(I)

glcm = graycomatrix(I,Name=Value)

[glcm,SI] = graycomatrix(___)

설명

glcm = graycomatrix(I)는 영상 I에서 명암도 동시발생 행렬(GLCM)을 생성합니다. 명암도 동시발생 행렬의 다른 이름은 공간 명암도 의존 행렬입니다.

graycomatrix는 명암도(회색조 명암) 값 i를 가진 픽셀이 값 j를 가진 픽셀에 가로로 인접하여 나타나는 빈도를 계산하여 GLCM을 생성합니다. (Offsets 이름-값 인수를 사용하여 다른 픽셀 공간 관계를 지정할 수 있습니다.) glcm의 각 요소 (i,j)는 값 i를 가진 픽셀이 값 j를 가진 픽셀에 가로로 인접하여 나타나는 횟수를 지정합니다.

glcm = graycomatrix(I,Name=Value)는 선택적 이름-값 쌍 인수의 값에 따라 하나 또는 그 이상의 명암도 동시발생 행렬을 반환합니다.

[glcm,SI] = graycomatrix(___)는 명암도 동시발생 행렬을 계산하는 데 사용된, 스케일링된 영상 SI를 반환합니다.

예제

회색조 영상의 명암도 동시발생 행렬 생성하기

회색조 영상을 작업 공간으로 읽어 들입니다.

I = imread('circuit.tif');
imshow(I)

회색조 영상의 명암도 동시발생 행렬(GLCM)을 계산합니다. 기본적으로, graycomatrix는 픽셀의 가로 근접도 [0 1]을 기반으로 하여 GLCM을 계산합니다. 이 값은 같은 행의 관심 픽셀 바로 옆에 있는 픽셀을 나타냅니다. 이 예제에서는 이와는 다른 오프셋을 지정합니다. 같은 열에서 행 간격이 2개 떨어진 오프셋을 사용하겠습니다.

glcm = graycomatrix(I,'Offset',[2 0])

glcm = 8×8

       14205        2107         126           0           0           0           0           0
        2242       14052        3555         400           0           0           0           0
         191        3579        7341        1505          37           0           0           0
           0         683        1446        7184        1368           0           0           0
           0           7         116        1502       10256        1124           0           0
           0           0           0           2        1153        1435           0           0
           0           0           0           0           0           0           0           0
           0           0           0           0           0           0           0           0

스케일링된 영상을 반환하는 명암도 동시발생 행렬 생성하기

간단한 3×6 샘플 배열을 생성합니다.

I = [ 1 1 5 6 8 8; 2 3 5 7 0 2; 0 2 3 5 6 7]

I = 3×6

     1     1     5     6     8     8
     2     3     5     7     0     2
     0     2     3     5     6     7

명암도 동시발생 행렬(GLCM)을 계산하고 계산에 사용된 스케일링된 영상을 반환합니다. 이 예제에서는 GrayLimits 파라미터에 빈 대괄호를 지정하여 입력 영상의 최소 회색조 값과 최대 회색조 값을 제한값으로 사용합니다.

[glcm,SI] = graycomatrix(I,'NumLevels',9,'GrayLimits',[])

glcm = 9×9

     0     0     2     0     0     0     0     0     0
     0     1     0     0     0     1     0     0     0
     0     0     0     2     0     0     0     0     0
     0     0     0     0     0     2     0     0     0
     0     0     0     0     0     0     0     0     0
     0     0     0     0     0     0     2     1     0
     0     0     0     0     0     0     0     1     1
     1     0     0     0     0     0     0     0     0
     0     0     0     0     0     0     0     0     1

SI = 3×6

     2     2     6     7     9     9
     3     4     6     8     1     3
     1     3     4     6     7     8

서로 다른 4개의 오프셋을 사용하여 GLCM 계산하기

회색조 영상을 작업 공간으로 읽어 들입니다.

I = imread('cell.tif');
imshow(I)

4개의 오프셋을 정의합니다.

offsets = [0 1; -1 1;-1 0;-1 -1];

GLCM을 계산하고 스케일링된 영상도 반환합니다. 데이터 값을 [0, 1] 범위로 다시 스케일링하는 작업을 추가적으로 수행하여 스케일링된 영상을 표시합니다.

[glcms,SI] = graycomatrix(I,'Offset',offsets);
imshow(rescale(SI))

함수는 다음과 같이 4개의 GLCM으로 구성된 배열을 반환합니다.

whos

  Name           Size              Bytes  Class     Attributes

  I            159x191             30369  uint8               
  SI           159x191            242952  double              
  glcms          8x8x4              2048  double              
  offsets        4x2                  64  double              

회색조 영상의 대칭 GLCM 계산하기

회색조 영상을 작업 공간으로 읽어 들입니다.

I = imread('circuit.tif');
imshow(I)

Symmetric 옵션을 사용하여 GLCM을 계산하고 스케일링된 영상도 반환합니다. Symmetric을 true로 설정할 경우, 생성되는 GLCM은 대각선을 기준으로 대칭이며, 이는 1973년 하랄릭(Haralick)이 설명한 GLCM과 동일합니다.

[glcm,SI] = graycomatrix(I,'Offset',[2 0],'Symmetric',true);
glcm

glcm = 8×8

       28410        4349         317           0           0           0           0           0
        4349       28104        7134        1083           7           0           0           0
         317        7134       14682        2951         153           0           0           0
           0        1083        2951       14368        2870           2           0           0
           0           7         153        2870       20512        2277           0           0
           0           0           0           2        2277        2870           0           0
           0           0           0           0           0           0           0           0
           0           0           0           0           0           0           0           0

데이터 값을 [0, 1] 범위로 다시 스케일링하는 작업을 추가적으로 수행하여 스케일링된 영상을 표시합니다.

imshow(rescale(SI))

입력 인수

I — 회색조 영상

2차원 숫자형 행렬 | 2차원 논리형 행렬

입력 영상으로, 2차원 숫자형 행렬 또는 2차원 논리형 행렬로 지정됩니다.

이름-값 인수

선택적 인수 쌍을 Name1=Value1,...,NameN=ValueN으로 지정합니다. 여기서 Name은 인수 이름이고 Value는 대응값입니다. 이름-값 인수는 다른 인수 뒤에 와야 하지만, 인수 쌍의 순서는 상관없습니다.

예: glcm = graycomatrix(I,Offset=[2 0])은 행 오프셋을 2로, 열 오프셋을 0으로 지정합니다.

R2021a 이전 릴리스에서는 쉼표를 사용하여 각 이름과 값을 구분하고 Name을 따옴표로 묶으십시오.

예: glcm = graycomatrix(I,"Offset",[2 0])은 행 오프셋을 2로, 열 오프셋을 0으로 지정합니다.

GrayLimits — 입력 영상을 회색 레벨로 스케일링하는 데 사용되는 범위

요소를 2개 가진 벡터

입력 영상을 회색 레벨로 스케일링하는 데 사용되는 범위로, [low high] 형식의 요소를 2개 가진 벡터로 지정됩니다. N을 스케일링의 회색 레벨 수(NumLevels 참조)로 사용할 경우, 범위 [low high]는 N개의 동일 너비 Bin으로 나뉘고 하나의 Bin에 속하는 값은 하나의 회색 레벨에 매핑됩니다. low보다 작거나 같은 회색조 값은 1로 스케일링됩니다. high보다 크거나 같은 회색조 값은 NumLevels로 스케일링됩니다. GrayLimits가 []로 설정된 경우, graycomatrix는 I의 최소 회색조 값과 최대 회색조 값을 제한값 [min(I(:)) max(I(:))]로 사용합니다. 예를 들어, double형 클래스의 경우에는 [0, 1]이고, int16형 클래스의 경우에는 [-32768, 32767]입니다.

NumLevels — 회색 레벨 수

양의 정수

회색 레벨 수로, 양의 정수로 지정됩니다. 예를 들어, NumLevels가 8이면 graycomatrix는 I의 값이 1~8 범위의 정수가 되도록 스케일링합니다. 회색 레벨 수에 의해 명암도 동시발생 행렬(glcm)의 크기가 결정됩니다. 디폴트 회색 레벨 수는 숫자형 영상의 경우 8, 논리형 영상의 경우 2입니다.

Offset — 관심 픽셀과 이웃 간의 거리

[0 1] (디폴트 값) | 정수로 구성된 p×2 행렬

관심 픽셀과 그 이웃 간 거리로, 정수로 구성된 p×2 행렬로 지정됩니다. 행렬의 각 행은 픽셀 쌍의 관계(즉, 오프셋)를 지정하는, 요소를 2개 가진 벡터 [row_offset, col_offset]입니다. row_offset은 관심 픽셀과 이웃 사이의 행 개수이고, col_offset은 관심 픽셀과 이웃 사이의 열 개수입니다. 오프셋은 대개 각도로 표현되기 때문에, 다음 표에는 주어진 픽셀 거리 D에 대해 흔히 쓰이는 각도를 지정하는 오프셋 값이 나열되어 있습니다.

각도	오프셋
0	[0 D]
45	[-D D]
90	[-D 0]
135	[-D -D]

다음 그림은 배열 offset = [0 1; -1 1; -1 0; -1 -1]을 보여줍니다.

Symmetric — 값 순서 고려 여부

false (디폴트 값) | true

값 순서 고려 여부로, 부울 값 true 또는 false로 지정됩니다. 예를 들어, Symmetric이 true로 설정된 경우 graycomatrix는 값 1이 값 2에 인접한 횟수를 계산할 때 1,2 쌍과 2,1 쌍을 모두 셉니다. Symmetric이 false로 설정된 경우 graycomatrix는 Offset의 값에 따라 1,2 또는 2,1만 셉니다.

데이터형: logical

출력 인수

glcm — 명암도 동시발생 행렬

숫자형 배열

명암도 동시발생 행렬로, NumLevels×NumLevels×P 배열로 반환됩니다. 여기서 P는 Offset의 오프셋 수입니다.

데이터형: double

SI — GLCM 계산에 사용되는 스케일링한 영상

숫자형 행렬

GLCM 계산에 사용되는 스케일링한 영상으로, 입력 영상과 같은 크기의 숫자형 행렬로 반환됩니다. SI의 값의 범위는 1 ~ NumLevels입니다.

데이터형: double

알고리즘

graycomatrix는 스케일링된 영상에서 GLCM을 계산합니다. 기본적으로, I가 이진 영상이면 graycomatrix는 영상을 두 개의 회색 레벨로 스케일링합니다. I가 명암 영상이면 graycomatrix는 영상을 8개의 회색 레벨로 스케일링합니다. NumLevels 이름-값 인수를 사용하여 graycomatrix가 영상을 스케일링하는 데 사용하는 회색 레벨 수를 지정하고, GrayLimits 이름-값 인수를 사용하여 graycomatrix가 값을 스케일링하는 방법을 지정할 수 있습니다.

다음 그림은 graycomatrix가 4×5 영상 I의 GLCM에 있는 여러 개의 값을 계산하는 방법을 보여줍니다. 영상에서 가로로 인접한 두 픽셀의 값이 1과 1인 경우가 한 번밖에 없기 때문에 GLCM에서 요소 (1,1)의 값은 1이 됩니다. 영상에서 가로로 인접한 두 픽셀의 값이 1과 2인 경우는 두 번이기 때문에 GLCM에서 요소 (1,2)의 값은 2가 됩니다. graycomatrix는 이러한 처리 과정을 계속하여 GLCM의 모든 값을 채웁니다.

graycomatrix는 픽셀 쌍 중 하나의 값이 NaN이면 이 픽셀 쌍을 무시하며, 양의 Infs는 값 NumLevels로 바꾸고 음의 Infs는 값 1로 바꿉니다. graycomatrix는 어떤 픽셀의 이웃 픽셀이 영상의 경계 밖에 있으면 이 경계에 있는 픽셀을 무시합니다.

Symmetric을 true로 설정할 경우, 생성되는 GLCM은 대각선을 기준으로 대칭이며, 이는 1973년 하랄릭(Haralick)이 설명한 GLCM과 동일합니다. Symmetric이 true로 설정된 경우, 다음 구문으로 생성되는 GLCM은

 graycomatrix(I,Offset=[0 1],Symmetric=true)

Symmetric이 false로 설정된 경우에 다음 구문으로 생성되는 두 GLCM의 합과 동일합니다.

graycomatrix(I,Offset=[0 1],Symmetric=false) 
graycomatrix(I,Offset=[0 -1],Symmetric=false)

참고 문헌

[1] Haralick, R.M., K. Shanmugan, and I. Dinstein, "Textural Features for Image Classification", IEEE Transactions on Systems, Man, and Cybernetics, Vol. SMC-3, 1973, pp. 610-621.

[2] Haralick, R.M., and L.G. Shapiro. Computer and Robot Vision: Vol. 1, Addison-Wesley, 1992, p. 459.

버전 내역

R2006a 이전에 개발됨

참고 항목

graycoprops

도움말 항목

• 명암도 동시발생 행렬(GLCM)을 사용한 텍스처 분석
• GLCM에서 통계량을 도출하고 상관 플로팅하기