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1장 디지털 영상처리의 개요
1.1 디지털 영상처리란? 1.2 영상처리 기술들 1.3 영상처리 단계 1.4 디지털 영상처리 시스템 1.5 영상처리 응용분야 2장 디지털 영상 2.1 영상의 디지털화 2.1.1 1차원 신호의 디지털화 2.1.2 2차원 신호의 디지털화 2.1.3 동영상의 디지털화 2.2 디지털 영상의 종류 2.3 색모델(Color Model) 2.3.1 RGB(Red Green Blue) 색모델 2.3.2 CMY(Cyan Magenta Yellow) 색모델 2.3.3 HSI(Hue Saturation Intensity) 색모델 2.3.4 YIQ, YUV, YCbCr 색모델 3장 화소 점 처리 3.1 영상 대수 3.1.1 산술 연산 3.1.2 논리 연산 3.2 단일 영상의 화소 점 처리 3.2.1 영상 반전(Image Negative) 3.2.2 이진화(Binalization) 3.2.3 명암 대비 변환 3.2.4 로그 변환 (Log Transformation) 3.2.5 명암도 분할(Gray-Level Slicing) 3.2.6 중간 제거 및 통과 3.2.7 광도 보정 3.2.8 비트 플레인 분할(Bit Plane Slicing) 3.2.9 히스토그램(Histogram) 3.2.10 히스토그램 수평이동(Histogram Sliding)과 히스토그램 확장 (Histogram Stretching) 3.2.11 히스토그램 균등화(Histogram Equalization) 3.2.12 히스토그램 명세화(Histogram Specification) 3.3 다중 영상의 화소 점 처리 3.3.1 영상 결합(Image Combination) 3.3.2 영상 합성(Image Composition) 4장 화소 그룹 처리 4.1 필터와 컨볼루션 4.2 선형 공간 필터 4.2.1 저주파 통과 필터 (Lowpass Filter) 4.2.2 고주파 통과 필터 (Highpass Filter) 4.2.3 에지 검출(Edge Detection) 4.2.4 컬러 영상에 대한 선형 공간 필터 적용 방법 4.3 비선형 공간 필터 4.3.1 중간값 필터(Median Filter) 4.3.2 최소/최대 필터 (Min/Max Filter) 5장 기하학적 변환 5.1 기하학적 변환의 사상 방법 5.1.1 전방향 사상(Forward Mapping) 5.1.2 역방향 사상(Reverse Mapping) 5.2 기하학적 변환 종류 5.2.1 선형 기하학적 변환 5.2.2 비선형 기하학적 변환 5.3 재표본 추출 5.3.1 하향 표본 추출을 위한 저주파 통과 필터링 5.3.2 상향 표본 추출을 위한 화소 보간법 6장 영상 변환 6.1 푸리에 변환 6.1.1 주파수의 세계 6.1.2 푸리에 급수(Fourier Series) 6.1.3 이산 푸리에 변환(DFT: Discrete Fourier Transform) 6.1.4 푸리에 스펙트럼(Fourier Spectrum) 6.1.5 영상 스펙트럼 6.1.6 고속 푸리에 변환(FFT: Fast Fourier Transform) 6.1.7 주파수 영역에서의 필터 6.2 이산 코사인 변환 6.3 웨이블릿 6.3.1 웨이블릿이란? 6.3.2 연속 웨이블릿과 이산 웨이블릿 6.3.3 이산 척도구성함수와 다행상도 분석 6.3.4 필터 뱅크와 부대역 부호화 6.4 주성분 분석 6.5 허프 변환 7장 영상 복원 7.1 영상의 열화 모델 7.2 잡음 모델 7.3 공간 영역 필터 통한 잡음 제거 7.3.1 순위 필터(Order Filter) 7.3.2 평균 필터(Average Filter) 7.3.3 적응 필터(Adaptive Filter) 7.4 주파수 필터 통한 잡음 제거 7.4.1 대역 중지 필터(Band Reject Filter) 7.4.2 대역 통과 필터(Band Pass Filter) 7.5 열화 필터 통한 영상 복원 7.5.1 역필터(Inverse Filter) 7.5.2 워너 필터(Wiener Filter) 8장 수학적 형태학 8.1 기본 아이디어 8.1.1 이동(Translation) 8.1.2 반사(Reflection) 8.2 팽창과 침식 8.2.1 팽창(Dilation) 8.2.2 침식(Erosion) 8.2.3 팽창과 침식의 관계 8.3 열림과 닫힘 8.3.1 열림(Opening) 8.3.2 닫힘(Closing) 8.3.3 열림과 닫힘 사이의 관계 8.4 적중과 비적중 변환 8.5 형태학적 알고리즘들 8.5.1 영역 채움(Region Filling) 8.5.2 연결 요소들(Connected Components)의 추출 8.5.3 골격(Skeletonization) 8.6 명암도 형태학 8.6.1 명암도 팽창 8.6.2 명암도 침식 8.6.3 명암도 팽창과 침식의 관계 8.7 명암도 열림과 닫힘 및 응용 9장 영상 압축 9.1 정보 이론 및 평가 척도 9.2 무손실 부호화 9.2.1 가변 길이 부호화 9.2.2 연속 길이 부호화(RLC: Run-Length Coding) 9.2.3 사전 방식(Dictionary Technique) 9.2.4 무손실 예측 부호화(Lossless Predictive Coding) 9.3 손실 부호화 9.3.1 절단 부호화(Truncation Coding) 9.3.2 양자화 부호화(Quantization Coding) 9.3.3 손실 예측 부호화(Lossy Predictive Coding) 9.3.4 변환 부호화(Transform Coding) 9.3.5 부대역 부호화(Subband Coding) 10장 영상 분할 10.1 영상 분할 기본 개념 10.2 영상 분할 방법 10.2.1 입력 공간에서 군집화에 의한 방법 10.2.2 특징 공간에서 군집화에 의한 방법 10.2.3 에지를 이용한 영상 분할 11장 패턴 인식과 특징들 11.1 패턴과 인식과정 11.2 패턴 표현과 특징 11.2.1 외부적 특성으로의 표현 11.2.2 내부적 특성으로의 표현 11.2.3 질감(Texture)의 표현 12장 결정 함수 12.1 결정 함수 개요 12.2 선형 결정 함수 12.2.1 두 클래스 분리 12.2.2 다중 클래스(multiclass) 분리 12.3 일반화 결정 함수 12.4 최소 거리 분류기 13장 군집화 13.1 군집화 개요 13.2 계층적 군집화 13.2.1 응집형 군집화(Agglomerative Clustering) 13.2.2 분리형 군집화(Divisive Clustering) 13.3 분할 군집화 13.3.1 k 평균 알고리즘 13.3.2 Isodata 알고리즘 14장 통계적 분류기 14.1 통계적 식별 규칙 14.2 정규분포 패턴에 대한 식별 함수 15장 구조 해석적 패턴 인식 15.1 구문론적 패턴 인식 개요 15.2 형식 언어와 형식 문법 15.3 구문 해석 15.3.1 하향식 파싱(Top Down Parsing) 15.3.2 상향식 파싱(Bottom Up Parsing) 15.3.3 유한 오토마타(Finite Automata) 15.4 문법 추론 16장 신경망 16.1 인공 신경망 모델 16.2 신경망의 유형 16.2.1 단층/다층 신경망 16.2.2 순방향/순환 신경망 16.3 신경망의 활성화 함수253 16.3.1 항등 함수 및 경사 함수 16.3.2 계단 함수 16.3.3 시그모이드 함수 16.4 신경망 학습 16.4.1 단층 퍼셉트론 학습 16.4.2 최소제곱 오차 학습 16.4.3 오차 역전파 학습(Error back-propagation learning) 16.5 신경망 구조 17장 유전 알고리즘 17.1 유전 알고리즘 17.2 문제의 표현 17.3 선택 연산 17.4 교배 연산 17.5 변이 연산 17.6 대치 연산 17.7 최적화 문제와 목적 함수 찾아보기(Index) |
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디지털 영상처리와 패턴인식은 정보통신과 멀티미디어 시대에 있어 중요한 역할을 하는 분야입니다. 오늘날 디지털 영상처리와 패턴인식의 응용 분야는 교육, 산업, 군사, 의료, 우주과학, 예술, 게임 및 영화 산업분야에 이르기까지 다양하게 확대되고 있기 때문에 향후 IT분야의 핵심적 기술로 자리잡을 전망입니다. 또한 영상처리와 패턴인식은 켬퓨터 그래픽, 컴퓨터 비전, 생체인식과도 밀접한 관계가 있는 분야로, 이러한 모든 관련 분야에 종사하는 전문가들에게도 중요한 기술 분야라고 생각합니다.
저자는 교육 현장에서 영상처리와 패턴인식을 강의하면서 시중에 많은 관련 교재가 있음에도 불구하고 마땅한 교재를 고르기가 쉽지 않았습니다. 일부 원서 교재는 많은 내용을 담고 있는 경우도 있으나 초보자들에게는 너무 어렵고, 반면 좀 설명이 쉬운 교재는 내용이 충실하지 못한 아쉬움이 있었습니다. 따라서 저자는 본 교재를 작성하면서 설명은 가급적 쉬우면서도 모든 내용을 충실히 담을 수 있도록 노력하였습니다. 따라서 본 교재는 영상 처리와 패턴인식을 처음 공부하는 학생들 뿐 아니라 이 분야에 관심을 갖는 일반인이나 전문가들에게도 좋은 입문서가 되리라 생각합니다. 이 책은 전체적으로 17개의 장으로 구성되었으며, 1장에서 10장은 주로 영상처리의 내용이고, 11장에서17장은 주로 패턴인식의 내용입니다. 각 장의 주요 내용은 다음과 같습니다. 1장에서는 디지털 영상처리의 기본 개념과 영상처리 시스템을 소개하였고, 2장에서는 영상을 디지털화 하는데 필요한 표본화와 양자화 및 다양한 색 모델들을 설명하였습니다. 3장에서는 영상 개선을 위해서 이웃 화소와는 독립적으로 각 화소의 값을 바꾸는 화소 점 처리에 관해서, 4장에서는 해당 화소뿐만 아니라 그 주위의 화소들도 함께 고려하는 화소 그룹처리를 다루었습니다. 5장에서는 영상내의 물체 사이의 공간적인 관계를 변화시키는 기하학적 변환에 대하여, 6장에서는 영상처리 작업을 더 효율적으로 하기 위해 영상의 데이터를 다른 형태의 데이터로 변환하는 영상 변환 기법을 설명하였습니다. 7장에서는 잡음 등으로 열화된 영상을 모델링하고 복원하는 방법들을 설명하였고, 8장에서는 영상내의 형태들을 분석하고 처리하는 수학적 형태학에 관해서 설명하였습니다. 9장에서는 불필요하거나 중복된 자료를 제거하는 영상 압축에 관하여 설명하였고, 10장에서는 영상으로부터 주위와 구별되는 성질을 가진 영역이나 객체들을 구분하는 영상 분할에 관하여 설명하였습니다. 11장에서는 패턴 인식 개요를 설명하고 패턴을 표현 내지 서술하는 다양한 특징들을 설명하였습니다. 12장에서는 선형과 비선형 결정 함수를 이용하여 주어진 패턴의 클래스를 분류하는 방법을 설명하고, 13장에서는 주어진 데이터들의 유사성을 이용하여 비슷한 것끼리 무리지워 나가는 군집화에 관하여 설명합니다. 14장에서는 패턴 분포의 통계량에 기초하는 방법으로, 베이즈 정리와 정규분포에 가정한 식별 규칙으로 클래스를 분류하는 방법을 소개합니다. 15장에서는 특징 벡터 형태로 정량화하기 어려운 구조적 정보를 포함한 패턴들을 분해하고 이들 사이에 존재하는 관계를 통해 패턴을 인식하는 구조 해석적 방법을 설명합니다. 16장에서는 수많은 뉴런들이 거미줄처럼 연결되어 신경망 구조를 이루는 인간의 뇌의 구조를 모델링 한 인공 신경망 모델에 관하여 설명하고, 마지막 17장에서는 생물체의 진화 과정을 인공적으로 모델링 한 유전 알고리즘을 설명합니다. 저자는 책을 충실히 작성 하려고 노력하였으나 여전히 본서의 내용에 오류나 부족한 부분이 많을 것으로 생각합니다. 따라서 독자들의 애정 어린 충고와 지속적인 지도편달을 기다리며 계속 미흡한 부분은 보완해 나가고자 합니다. 이 교재는 2006년도 광운대학교 교내학술연구비 지원에 의해 집필되었으며, 본 교재를 편집 출판 해주신 생능 출판사의 모든 직원 분들께 감사를 드립니다. 무엇보다도 이 책을 저술하는 작업에 저자를 이해하고 격려해 준 가족에게 고마움을 전합니다. |