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[국내논문] 디지털 영상 객체의 불투명도 추정을 위한 SOM Matting
SOM Matting for Alpha Estimation of Object in a Digital Image 원문보기

한국해양정보통신학회논문지 = The journal of the Korea Institute of Maritime Information & Communication Sciences, v.13 no.10, 2009년, pp.1981 - 1986  

박현준 (부산대학교 컴퓨터공학과) ,  차의영 (부산대학교 컴퓨터공학과)

초록
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본 논문은 인공신경망을 이용한 새로운 매팅 기법을 제안한다. 매팅이란 영상에서 객체의 불투명도를 추정하는 기술이다. 매팅 기법을 이용하면 객체를 자연스럽게 추출할 수 있다. 먼저 trimap을 이용하여 영상을 배경 영역, 전경 영역, 미지 영역으로 구분한다. 배경 영역과 전경 영역의 정보를 이용하여 미지 영역 화소의 불투명도를 추정한다. 제안하는 알고리즘은 배경 영역과 전경 영역의 정보를 SOM을 이용하여 학습하고 그 결과를 이용하여 미지 영역의 각 화소의 불투명도를 추정한다. 본 논문에서는 배경 영역과 전경 영역의 정보를 학습하는 방법에 따라서 전역적 SOM matting과 지역적 SOM matting으로 구별한다. 제안하는 알고리즘의 성능을 평가하기 위하여 영상에 적용해보았다. 이를 통해 제안하는 알고리즘이 객체를 영상에서 분리 가능함을 확인 할 수 있다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

This paper presents new matting techniques. The matting is an alpha estimation technique of object in an image. We can extract the object in an image naturally using the matting technique. The proposed algorithms begin by segmenting an image into three regions: definitely foreground, definitely back...

주제어

AI 본문요약
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제안 방법

  • 86GHz, 2, 048 MB 메모리, Windows XP professional 환경 에서 Visual Studio .NET 기반으로 구현하고 실험하였다.
  • 본 논문에서 SOM을 이용하여 영상의 색깔을 학습하고학습된 결과를 이용하여 매팅을 수행한다.
  • 본 논문에서 명확한 배경과 명확한 전경의 R, G, B와각 픽 셀의 3×3 분산을 이용하여 SOM 학습을 하였다. 이때 SOM의 학습 데이터를 수집하는 방법에 따라서 전역적 (global) SOM 매 팅과 지역 적 (local) SOM 매 팅으로 구분하였다.
  • 본 논문에서 제안된 기 법은 기존의 확률 및 통계에 기반한 매팅 기법들과 다른 새로운 접근 방법인 인공신경망 학습 알고리즘을 매팅에 적용한 기법으로써 그 가치가있고이 기법을통해새로운매팅 기법들이 많이 파생되어질 것으로 판단된다.
  • 생성된 각사각 영역들에 대해서 명확한배경과 명확한 전경 데이터를 수집하고, 전역적 SOM 매팅과 동일한방법 으로 SOM 학습을 수행 한다. 학습된 결과를 이용하여 사각 영역 내의 미지 영역의 각픽셀의 불투명도를추정한다.
  • 영상 전체에서 trimap을 이용하여 명확한 배경과 명확한 전경의 데이터를 수집하고, 그들의 R, G, B값과 분산을 이용하여 학습을 한다. SOMe 25x25의 노드를 가지며, 초기 학습율은0.
  • 이때 SOM의 학습 데이터를 수집하는 방법에 따라서 전역적 (global) SOM 매 팅과 지역 적 (local) SOM 매 팅으로 구분하였다. 전역적 SOM 매팅은 이미지 전체를 대상으로데이터를수집, 학습을수행하고, 하나의 학습 결과를 이용하여 전체 미지 영역 각 픽셀의 불투명도를 추정한다.
  • 안한다. 제안하는 알고리즘은 자기 조직 화 지도(Self-Organizing Map, SOM) 학습 알고리즘을 이용하여 디지털 영상 객체 의 불투명 도를 추정 한다.
  • 즉 2차원 공간에서 전경 F, 배 경 B, 현재 화소 C의 거리 를 이용하여 불투명 도를 계산한다.
  • 하나의 학습된 결과를 이용하여 영상 전체의 미지 영역의 각 픽셀에 불투명도를 추정한다. 불투명도를 추정하기 위해서 배경과 전경을 결정해야하고, 이를 위해 SOM 학습 결과를 이용한다.
  • 하지만 본 논문에서 는 새로운 접 근 방식 인 신경 회 로망 학습 알고리즘을 이용한 SOM 매 팅 기 법 을 제 안한다. 제안하는 알고리즘은 자기 조직 화 지도(Self-Organizing Map, SOM) 학습 알고리즘을 이용하여 디지털 영상 객체 의 불투명 도를 추정 한다.
  • 생성된 각사각 영역들에 대해서 명확한배경과 명확한 전경 데이터를 수집하고, 전역적 SOM 매팅과 동일한방법 으로 SOM 학습을 수행 한다. 학습된 결과를 이용하여 사각 영역 내의 미지 영역의 각픽셀의 불투명도를추정한다. 모든사각 영역에 대해서 불투명도추정이 완료되 면 종료한다.

대상 데이터

  • 제안된 알고리 즘의 성능을 평 가하고 분석 하기 위 하여 다양한 해상도의 인물, 동물, 곤충, 사물 등이 있는 영상을 대상으로 실험하였다.
  • 제안한 SOM 매 팅 알고리 즘은 사용자로부터 입력 받은 trimap의 명확한 전경과 배경을 SOM 학습데이터로수집한다. 이때 영상 전체를 대상으로 학습데이터를 수집 하는 방법을 global SOM 매 팅 이 라 하고, 미 지 영역 을사각 영 역으로 분할하여 학습 데이터를 수집하는 방법을 local SOM 매 팅 이 라 한다.

이론/모형

  • 그러므로 본 논문에서는 Bayesian 매팅에서 제안된불투명 도 추정 식 을 사용한다.
  • 또한 본 논문에서 제안하는 알고리즘은 전처리과정으로 automatic unsharp mask 기 법 을 사용한다. 이를 통해특정 객체와 배경의 경계 영역의 대비를 높여주는 효과를 얻을 수 있다.
  • 보인다. 본 논문에서는 Bayesian 매팅에서제 안하고 있는 불투명도 추정 식을 사용하였다.
  • 각 픽셀에 불투명도를 추정한다. 불투명도를 추정하기 위해서 배경과 전경을 결정해야하고, 이를 위해 SOM 학습 결과를 이용한다. 학습된 SOM 모델에 배 경과 전경의 대푯값, 분산을 입력 패턴으로 주면 학습된 결과에서 가장 유사한 패턴을 알 수 있다.
  • 이때 영상 전체를 대상으로 학습데이터를 수집 하는 방법을 global SOM 매 팅 이 라 하고, 미 지 영역 을사각 영 역으로 분할하여 학습 데이터를 수집하는 방법을 local SOM 매 팅 이 라 한다. 학습한 결과와 Bayesian 매팅의 추정식을 활용하여 객체의 불투명도를 추정한다. 실험 결과 제안된 SOM 매 팅 알고리즘을 이용하여 영상에서 특정 객체를 분리하는데 성공하였다.
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참고문헌 (7)

  1. Andrea Polesel, Giovanni Ramponi, V. John Mathews, "hnage Enhancement via Adaptive Unsharp Masking," IEEE Transactions on Image Processing, Vol.9, No.3, pp.505-510, Mar. 2000 

  2. 박현준, 김미경 차의영 "Automatic Unsharp Masking를 이용한 영산 개선", 해양정보통신학회 추계학술대회, Vol.11, No.2, Oct. 2007 

  3. A. R. Smith and J. F. Blinn. "Blue screen matting," Proceedings of SIGGRAPH96, pp.259-268, Aug. 1996 

  4. C. CORPORATION. "Knockout user guide," 2002 

  5. Ruzon, M.A. Tomasi, C., "Alpha Estimation in Natural Images," Proceedings of IEEE CVPR, Vol.1, pp.18-25, Jun, 2000 

  6. Chuang, Y.-Y., Curless, B., Salesin, D. H., Szeliski, R. "A Bayesian Approach to Digital Matting," Proceedings of IEEE CVPR, pp.264-271, 2001 

  7. T. Kohonen, Self-Organization and Associative Memory, Second Edition, Springer-Verlag, Berlin, 1988 

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