imfilter

다차원 영상의 N차원 필터링

구문

B = imfilter(A,h)

B = imfilter(A,h,options,...)

설명

B = imfilter(A,h)는 다차원 필터 h를 사용하여 다차원 배열 A를 필터링한 후 결과를 B로 반환합니다.

B = imfilter(A,h,options,...)는 하나 이상의 지정된 옵션에 따라 다차원 필터링을 수행합니다.

예제

필터를 만든 후 적용하기

컬러 영상을 작업 공간으로 읽어 들인 후 표시합니다.

originalRGB = imread("peppers.png");
imshow(originalRGB)

fspecial 함수를 사용하여 모션-블러 필터를 만듭니다.

h = fspecial("motion",50,45);

원본 영상에 이 필터를 적용하여, 모션 블러가 적용된 영상을 만듭니다. imfilter는 입력 영상 배열과 동일한 데이터형의 배열을 출력하므로, 일부 다른 필터링 함수보다 메모리 사용이 더 효율적입니다. 이 예제에서 출력값은 uint8형 배열입니다.

filteredRGB = imfilter(originalRGB,h);
figure
imshow(filteredRGB)

영상을 다시 필터링합니다. 이번에는 replicate 경계 옵션을 지정합니다.

boundaryReplicateRGB = imfilter(originalRGB,h,"replicate");
figure
imshow(boundaryReplicateRGB)

imfilter와 컨벌루션을 사용하여 영상 필터링하기

기본적으로 imfilter는 상관을 사용하는데, 툴박스 필터 설계 함수가 상관 커널을 생성하기 때문입니다. 컨벌루션을 사용하려면 선택적 파라미터를 사용하십시오.

샘플 행렬을 만듭니다.

A = magic(5)

A = 5×5

    17    24     1     8    15
    23     5     7    14    16
     4     6    13    20    22
    10    12    19    21     3
    11    18    25     2     9

필터를 만듭니다.

h = [-1 0 1];

디폴트 값인 상관을 사용하여 필터링합니다.

imfilter(A,h)

ans = 5×5

    24   -16   -16    14    -8
     5   -16     9     9   -14
     6     9    14     9   -20
    12     9     9   -16   -21
    18    14   -16   -16    -2

컨벌루션을 사용하여 필터링하고, imfilter에 선택적 파라미터를 지정합니다.

imfilter(A,h,'conv')

ans = 5×5

   -24    16    16   -14     8
    -5    16    -9    -9    14
    -6    -9   -14    -9    20
   -12    -9    -9    16    21
   -18   -14    16    16     2

음수 출력값을 방지하기 위해 영상 클래스 변환하기

이 예제에서는 입력값이 double형 클래스일 때 imfilter의 출력값이 음수 값을 갖습니다. 음수 값을 방지하려면 imfilter를 호출하기 전에 영상을 다른 데이터형으로 변환하십시오. 예를 들어, 입력 유형이 uint8형인 경우 imfilter는 출력값을 0에서 잘라냅니다. 영상 유형을 부호 있는 정수로 변환하는 것이 적절할 수도 있습니다.

A = magic(5)

A = 5×5

    17    24     1     8    15
    23     5     7    14    16
     4     6    13    20    22
    10    12    19    21     3
    11    18    25     2     9

imfilter를 사용하여 영상을 필터링합니다.

h = [-1 0 1];
imfilter(A,h)

ans = 5×5

    24   -16   -16    14    -8
     5   -16     9     9   -14
     6     9    14     9   -20
    12     9     9   -16   -21
    18    14   -16   -16    -2

결과가 음수 값을 갖는 것을 알 수 있습니다. 출력 영상에서 음수 값을 방지하려면 필터링을 수행하기 전에 입력 영상을 uint8형으로 변환하십시오. imfilter에 대한 입력값이 uint8형 클래스이기 때문에, 출력값도 uint8형이며 imfilter는 음수 값을 0에서 잘라냅니다.

A = uint8(magic(5));
imfilter(A,h)

ans = 5×5 uint8 matrix

   24    0    0   14    0
    5    0    9    9    0
    6    9   14    9    0
   12    9    9    0    0
   18   14    0    0    0

입력 인수

A — 필터링할 영상

숫자형 배열

필터링할 영상으로, 차원으로 구성된 숫자형 배열로 지정됩니다.

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

h — 다차원 필터

N차원 배열

다차원 필터로, N차원 배열로 지정됩니다.

데이터형: double

options — 필터링 연산을 제어하는 옵션

문자형 벡터 | string형 스칼라 | 숫자형 스칼라

필터링 연산을 제어하는 옵션으로, 문자형 벡터, string형 스칼라 또는 숫자형 스칼라로 지정됩니다. 옵션을 여러 개 지정하려면 쉼표로 값을 구분하십시오. 다음 표에는 채우기, 출력 크기 및 상관 또는 컨벌루션 사용에서 지원되는 옵션이 나열되어 있습니다.

채우기 옵션

값	설명	예
숫자형 스칼라 X	배열의 경계 밖에 있는 입력 배열 값에 값 X가 할당됩니다. 채우기 옵션이 지정되지 않으면, 디폴트 값은 0입니다.	$$\left[\begin{array}{ccc}3& 1& 4\\ 1& 5& 9\\ 2& 6& 5\end{array}\right]\to \left[\begin{array}{ccccccc}2& 2& 2& 2& 2& 2& 2\\ 2& 2& 2& 2& 2& 2& 2\\ 2& 2& 3& 1& 4& 2& 2\\ 2& 2& 1& 5& 9& 2& 2\\ 2& 2& 2& 6& 5& 2& 2\\ 2& 2& 2& 2& 2& 2& 2\\ 2& 2& 2& 2& 2& 2& 2\end{array}\right]$$
"symmetric"	배열의 경계 밖에 있는 입력 배열 값은 배열 테두리를 기준으로 배열을 대칭 복사하여 계산됩니다.	$$\left[\begin{array}{ccc}3& 1& 4\\ 1& 5& 9\\ 2& 6& 5\end{array}\right]\to \left[\begin{array}{ccccccc}5& 1& 1& 5& 9& 9& 5\\ 1& 3& 3& 1& 4& 4& 1\\ 1& 3& 3& 1& 4& 4& 1\\ 5& 1& 1& 5& 9& 9& 5\\ 6& 2& 2& 6& 5& 5& 6\\ 6& 2& 2& 6& 5& 5& 6\\ 5& 1& 1& 5& 9& 9& 5\end{array}\right]$$
"replicate"	배열의 경계 밖에 있는 입력 배열 값은 가장 가까운 배열 테두리 값과 같은 것으로 간주됩니다.	$$\left[\begin{array}{ccc}3& 1& 4\\ 1& 5& 9\\ 2& 6& 5\end{array}\right]\to \left[\begin{array}{ccccccc}3& 3& 3& 1& 4& 4& 4\\ 3& 3& 3& 1& 4& 4& 4\\ 3& 3& 3& 1& 4& 4& 4\\ 1& 1& 1& 5& 9& 9& 9\\ 2& 2& 2& 6& 5& 5& 5\\ 2& 2& 2& 6& 5& 5& 5\\ 2& 2& 2& 6& 5& 5& 5\end{array}\right]$$
"circular"	배열의 경계 밖에 있는 입력 배열 값은 묵시적으로 입력 배열을 주기적이라고 간주하여 계산됩니다.	$$\left[\begin{array}{ccc}3& 1& 4\\ 1& 5& 9\\ 2& 6& 5\end{array}\right]\to \left[\begin{array}{ccccccc}5& 9& 1& 5& 9& 1& 5\\ 6& 5& 2& 6& 5& 2& 6\\ 1& 4& 3& 1& 4& 3& 1\\ 5& 9& 1& 5& 9& 1& 5\\ 6& 5& 2& 6& 5& 2& 6\\ 1& 4& 3& 1& 4& 3& 1\\ 5& 9& 1& 5& 9& 1& 5\end{array}\right]$$

출력 크기 옵션

값	설명
"same"	출력 배열은 입력 배열과 크기가 같습니다. 이는 출력 크기 옵션이 지정되지 않은 경우의 디폴트 동작입니다.
"full"	출력 배열은 완전히 필터링된 결과며, 따라서 입력 배열보다 크기가 더 큽니다.

상관과 컨벌루션 옵션

값	설명
"corr"	imfilter는 상관을 사용하여 다차원 필터링을 수행합니다. 이는 filter2가 수행하는 필터링과 동일한 방식입니다. 상관 또는 컨벌루션 옵션이 지정되지 않으면, imfilter는 상관을 사용합니다.
"conv"	imfilter는 컨벌루션을 사용하여 다차원 필터링을 수행합니다.

출력 인수

B — 필터링된 영상

숫자형 배열

필터링된 영상으로, 입력 영상 A와 크기 및 데이터형이 같은 숫자형 배열로 반환됩니다.

팁

• 이 함수는 더 빠른 실행을 위해 데이터형 uint8, uint16, int16, single 및 double에 하드웨어 최적화를 활용할 수 있습니다.

알고리즘

• imfilter 함수는 배정밀도 부동소수점 연산방식을 사용하여 각 출력 픽셀의 값을 계산합니다. 그 결과가 데이터형의 범위를 벗어나면 imfilter는 결과를 해당 데이터형의 허용 범위에서 잘라냅니다. 결과가 정수 데이터형이면, imfilter는 소수 값을 반올림합니다.

• 짝수 크기 h를 지정할 경우 커널의 중심은 floor((size(h) + 1)/2)입니다.

  예를 들어, 요소를 4개 가진 필터 [0.25 0.75 -0.75 -0.25]의 중심은 두 번째 요소 0.75입니다. 이 필터는 요소를 5개 가진 필터 [0 0.25 0.75 -0.75 -0.25]로 필터링하는 것과 동일한 결과를 제공합니다.

확장 기능

C/C++ 코드 생성

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

사용법 관련 참고 및 제한 사항:

• imfilter 함수는 C 코드 생성을 지원합니다(MATLAB^® Coder™가 필요함). 일반적인 MATLAB Host Computer 타깃 플랫폼을 선택할 경우 imfilter 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.

• 코드를 생성할 때 입력 영상 A는 2차원 또는 3차원이어야 합니다. 입력 인수 options의 값은 컴파일타임 상수여야 합니다.

• 대형 커널 h, 즉, 큰 값을 포함한 커널을 지정하거나 큰 값을 포함한 영상을 지정할 경우, 부동소수점 데이터형에 대해 생성된 코드와 MATLAB 간에 서로 다른 결과가 나타날 수 있습니다. 이는 서로 다른 알고리즘 구현 때문에 누적 오류가 발생했기 때문입니다.

GPU 코드 생성

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

사용법 관련 참고 및 제한 사항:

• 코드를 생성할 때 입력 영상 A는 2차원 또는 3차원이어야 합니다. 입력 인수 options의 값은 컴파일타임 상수여야 합니다.

• 대형 커널 h, 즉, 큰 값을 포함한 커널을 지정하거나 큰 값을 포함한 영상을 지정할 경우, 부동소수점 데이터형에 대해 생성된 코드와 MATLAB 간에 서로 다른 결과가 나타날 수 있습니다. 이는 서로 다른 알고리즘 구현 때문에 누적 오류가 발생했기 때문입니다.

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:

• 필터링 커널 h는 double형의 벡터 또는 2차원 행렬이어야 합니다.

• GPU를 사용하여 영상을 필터링하면 imfilter는 A의 데이터형에 따라 단정밀도 부동소수점 또는 배정밀도 부동소수점을 사용하여 각 출력 픽셀의 값을 계산합니다. A가 배정밀도 값이나 uint32형 값을 포함할 경우 imfilter는 배정밀도 값을 사용합니다. 그 외 다른 모든 데이터형의 경우 imfilter는 단정밀도를 사용합니다. A가 정수이거나 논리형 배열이면, imfilter는 해당 유형의 범위를 초과하는 출력 요소를 자르고 소수 값을 반올림합니다.

자세한 내용은 GPU를 사용한 영상 처리 항목을 참조하십시오.

버전 내역

R2006a 이전에 개발됨

R2022b: 스레드 기반 환경 지원

imfilter 함수는 이제 스레드 기반 환경을 지원합니다.

참고 항목

conv2 | convn | filter2 | fspecial

도움말 항목

• Filter Grayscale and Truecolor (RGB) Images Using imfilter Function
• imfilter 경계선 채우기 옵션
• 공간 영역에서의 영상 필터링이란?