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Mean Shift Segmentation을 이용한 수채화 효과 생성 기법
Retouching Method for Watercolor Painting Effect Using Mean Shift Segmentation 원문보기

韓國컴퓨터情報學會論文誌 = Journal of the Korea Society of Computer and Information, v.15 no.9, 2010년, pp.25 - 33  

이상걸 (부산대학교 컴퓨터공학과) ,  김철기 (부산대학교 디자인학과) ,  차의영 (부산대학교 컴퓨터공학과)

초록
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본 논문에서는 영상처리에서 많이 사용하는 양방향 필터링(bilateral filtering)과 평균 이동 분할(mean shift segmentation)을 이용하여 일반적인 사진을 수채화 효과가 나도록 하는 리터칭 기법에 대하여 제안한다. 먼저 양방향 필터링을 이용하여 사진의 외곽선 부분은 보존하면서 고주파 성분을 약화시키도록 한다. 그리고 양방향 필터링된 영상에서 각각 DoG(Difference of Gradient) 에지 추출과 평균 이동 분할을 수행한다. 이때 DoG 에지 추출은 원영상의 RGB 색상 공간을 CIELAB 공간으로 변환 후 휘도(luminance) 성분만 이용하여 추출하도록 하며 두 결과를 결합하여 최종 영상을 생성한다. 본 논문에서 제안하는 기법으로 다양한 사진에 대하여 실험한 결과 수채화 효과가 잘 나타나는 것을 확인하였으며 특히 주광에서 촬영한 풍경 사진들에 대하여 보다 우수한 성능을 보임을 확인하였다.

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

We propose a retouching method that converts a general photography to a watercolor painting image using bilateral filtering and mean shift segmentation which are mostly used in image processing. The first step is to weaken high frequency components of the image, while preserving the edge of image us...

주제어

#수채화 효과   #양방향 필터링   #평균 이동 분할  

AI 본문요약
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* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.

문제 정의

  • 따라서 본 논문에서는 2차원 영상을 비사실적 렌더링하는 한 방법으로 영상처리 알고리즘을 기반으로 복잡한 절차를 거치지 않고 자동화하여 사진을 수채화 효과가 나도록 하는 리터칭 기법에 대하여 제안한다. 본 논문의 구성은 2장에서 관련 연구에 대하여 살펴보고 3장에서는 제안하는 수채화 효과생성 기법에 대하여 기술하며 실험 결과와 분석을 하고 4장에서 결론을 맺는다.
  • 그리고 그림 3의 (e), (f)를 보면 sr값이 증가함에 따라 적용 효과는 크게 차이나지 않지만 그림 4와 같이 수행 시간은 크게 상승하게 된다. 따라서 우리는 수행 시간을 최소화하면서 효과가 두드러지는 유효한 파라미터 범위를 실험을 통하여 정하였다.
  • 본 논문에서는 영상처리 알고리즘을 이용하여 사진과 같은 2차원 영상을 수채화 효과가 나도록 리터칭하는 새로운 방법을 제안하였다. 영상처리에서 많이 사용하는 양방향 필터링과 평균 이동 분할을 이용하여 각각에 사용되는 파라미터를 조정함으로써 사진에 따라 다양한 결과를 나타낼 수 있도록 하였다.
  • 실험에서 풍경, 정물, 인물과 같이 다양한 환경에서 촬영한 사진에 대하여 다양한 파라미터 값들을 적용하여 효과가 잘 나타나는지 살펴보았다. 실험 영상은 디지털카메라로 직접 촬영한 영상들과 인터넷을 통해 수집한 풍경, 인물, 정물을 포함하는 다양한 종류의 영상 170개를 사용하였다.
  • Hertzmann이 제안한 다중 스트로크를 이용한 회화적 렌더링 연구가 있다[6]. 이 연구는 색상 차이값에 기반하여 다양한 브러시 크기를 생성하여 표현하는 방법으로 회화를 그릴 때 실제로 일어나는 페인팅 과정을 알고리즘으로 적용한 대표적인 연구이다.
  • 이러한 기존의 접근 방법들과는 다르게 본 논문에서는 수채화에서 시각적으로 나타나는 경계선 부분의 표현과 색상면의 뭉개짐 등을 표현할 수 있도록 영상처리 알고리즘을 사용하여 표현하는 개선된 방법을 제안한다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
비사실적 렌더링에는 어떤 분야가 있는가? 그래서 1990년대 후반 이후로 기존의 사실적인 영상 생성과는 달리 사람이 손으로 그린 듯이 자연스럽게 표현하는 비사실적 렌더링(non-photorealistic rendering)에 관한 연구가 많이 이루어지고 있다[1]. 비사실적 렌더링에는 점이나 선으로 영상의 내용을 함축하여 표현하거나 예술적으로 표현하는 등 다양한 분야가 있다[2-5]. 선과 같은 간결한 표현으로 영상의 내용을 전달하는 것은 다양한 곳에 활용 가능하며 물체의 구조를 표현하는 기술적인 일러스트레이션 등에 실제로 많이 사용되고 있는 방법이다.
실시간 비디오 추상화의 목표는 무엇인가? Winnemöller 등은 실시간 비디오 추상화를 제안하였다[8]. 이들은 시각적 정보를 보존하거나 인지적으로 중요한 정보를 강조하면서 영상을 단순화 하는 것을 목표로 하였다. 양방향 필터(bilateral filter)를 이용하여 확장된 비선형적 확산(extended nonlinear diffusion)을 수행하고 에지 성분을 추출하여 휘도 성분 양자화(luminance quantization)한결과와 결합하여 영상을 추상화하였다.
2차원 영상의 비사질적 렌더링 기술은 어떤 분야가 있는가? 2차원 영상의 비사질적 렌더링 기술은 펜으로 그린 그림처럼 표현하는 펜 렌더링과 만화와 같은 효과를 얻는 카툰(cartoon) 렌더링, 그리고 수채화, 점묘화 등과 같은 회화적(painterly) 렌더링 등 다양한 분야가 있다. 이러한 분야들 중 대표적인 렌더링 기법의 연구를 살펴보면 다음과 같다.
질의응답 정보가 도움이 되었나요?

참고문헌 (11)

  1. 김성예, 이지형, 김보연, 김희정, 구본기, "비사실적 렌더링기술 동향," 전자통신동향분석, 제 20권, 제 4호, 43-57쪽, 2005년 8월. 

    원문보기 상세보기

  2. B. Gooch, G. Coombe and P. Shirley, "Artistic Vision: Painterly Rendering Using Computer Vision Techniques," Proc. of ACM NPAR2002, pp. 83-90, June 2002. 

  3. A. Hertzmann, "Fast Paint Texture," Proc. of ACM NPAR2002, pp. 91-96, June 2002. 

  4. J. Hays, I. Essa, "Image and Video Based Painterly Animation," Proc. of ACM NPAR2004, pp. 120-133, June 2004. 

  5. A. Lu, C. J. Morris, J. Taylor, D. S. Ebert, C. Hansen, P. Rheingans, M. Hartner, "Illustrative Interactive Stipple Rendering," IEEE Trans. on Visualization and Computer Graphics, Vol. 9, No. 2, pp. 127-138, April-June 2003. 

    상세보기 crossref

  6. A. Hertzmann, "Painterly Rendering with Curved Brush Strokes of Multiple Sizes," Proc. of ACM SIGGRAPH1998, pp. 453-460, July 1998. 

  7. D. DeCarlo, A. Santella, "Stylization and Abstraction fo Photographs," Proc. of ACM SIGGRAPH 2002, pp. 769-776, July 2002. 

  8. H. Winnemoller, S. C. Olsen, B. Gooch, "Real-Time Video Abstraction," Proc. of ACM SIGGRAPH 2006, pp. 1221-1226, July 2006. 

  9. C. J. Curtis, S. E. Anderson, J. E. Sems, K. W. Fleischer, D. H. Salesin, "Comptuer-generated watercolor," Proc. of ACM SIGGRAPH1997, pp. 421-430, August 1997. 

  10. E. Lei, C. Chang, "Real-Time Rendering of Watercolor Effects for Virtual Environments," LNCS, Vol. 3333, pp. 474-481, November- December 2004. 

  11. S. Paris, P. Kornprobst, J. Tumblin, F. Durand, "A gentle introduction to bilateral filtering and its applications," ACM SIGGRAPH 2008 classes, pp. 1-45, August 2008. 

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