[Computer Vision/OpenCV] 12. Unsharp Masking

저번 포스팅에서 Low pass filter와 High pass filter가 무엇인지, 어떤것이 있는지에 대해서 알아보았다.

이번에는 이 필터들을 이용해서 이미지를 조금 더 선명하게 바꾸는 Unsharp Masking에 대해서 알아보자

 

https://he-kate1130.tistory.com/139

[Computer Vision/OpenCV] 10. Spatial Filtering & Convolution 개념

 

Unsharp Masking

이미지를 선명하게 하기 위한 기법을 말한다.

lowpass filter를 활용해서 원본이미지의 저주파 성분을 추출하고, 원본에서 이 저주파를 제거한다.

 

간단한 이해를 돕기 위해 Unsharp Masking과정을 그림으로 표현하면 다음과 같다.

 

핵심은 다음과 같다.

 

블러를 통해 저주파 정보를 얻어내고

이 저주파 정보에 적절한 weight k를 적용하여 원본에서 빼준다. 

이렇게 되면 결과로 k 만큼의 저주파 정보가 사라지고, 고주파 정보가 강조되게 된다.

 

k 만큼 저주파 정보가 빠졌기 때문에 이미지의 intensiy를 다시 복원해야 한다.

이를 위해서 (1-k)로 나누어 스케일링하면 과정이 끝난다.

 

 

OpenCV C++ Code

각 단계별로 이미지를 출력했다.

 

먼저 원본 이미지를 가우시안 필터를 적용하여 블러 처리 했다.

 

 

이후 가중치 k 를  0.75로 두고 블러 이미지를 스케일링 한다.

원본에서 스케일된 이미지를 빼주면 다음과 같은 어둡지만, 고주파 정보가 강조된 이미지를 얻게 된다.

 

다시 이미지의 intensity를 스케일링 하면 다음과 같이 샤프닝 된 이미지를 얻는다.

왼쪽이 원본, 오른쪽이 unsharp making된 이미지 이다.

 

사용된 코드는 아래와 같다. 코드의 아래 부분에 심플하게 Unsharp Masking만 하는 코드도 함께 적었다.

#include <opencv2/opencv.hpp>
#include <iostream>

using namespace cv;
using namespace std;


int main() {
	//이미지 파일을 읽어온다.
	Mat img = imread("lena.jpg", IMREAD_GRAYSCALE);
	if (img.empty()) {
		std::cout << "Could not open or find the image" << std::endl;
		return -1;
	}
	// 0. 이미지 정규화: 원활한 unsharp masking을 위해 float형으로 변환
	img.convertTo(img, CV_32F, 1.0 / 255.0);

	// 1. 이미지를 lowpass filter로 처리한다.
	Mat img_blurred;
	GaussianBlur(img, img_blurred, Size(3, 3), 0);

	// 2. scale with k<1
	Mat blurred_scaled;
	float k = 0.75;
	img_blurred.convertTo(blurred_scaled, CV_32F, k);

	// 3. subtract
	Mat img_subtracted;
	subtract(img, blurred_scaled, img_subtracted);

	// 3. scale for display
	Mat img_scaled;
	img_subtracted.convertTo(img_scaled, CV_32F, 1/(1-k));

	// 간단 버전
	Mat simple_blurred;
	GaussianBlur(img, simple_blurred, Size(3, 3), 0);
	Mat simple_unsharp = (img - k * simple_blurred) * (1 / (1 - k));


	//이미지 show
	imshow("Original", img);
	imshow("Blurred", img_blurred);
	imshow("Blurred Scaled", blurred_scaled);
	imshow("Subtracted", img_subtracted);
	imshow("Scaled", img_scaled);
	imshow("Simple Unsharp Masking", simple_unsharp);
	waitKey(0);

	return 0;
}