엣지 검출(Canny, Sobel) — 윤곽선을 찾아서

엣지란 이미지에서 밝기가 급격하게 변하는 지점을 말합니다.

화면 왼쪽 픽셀 그리드를 보세요.

30, 35 정도의 어두운 값이 갑자기 180, 190으로 뛰는 열이 보이시죠.

바로 이 경계가 엣지입니다.

가운데 밝기 프로파일 그래프를 보시면 더 명확합니다.

왼쪽은 낮은 밝기, 오른쪽은 높은 밝기인데 그 사이에 수직 점프가 있습니다.

이 점프 지점이 바로 엣지예요.

수학적으로 엣지는 밝기 함수의 그래디언트 크기가 큰 곳입니다.

하단 파란 박스의 수식을 보세요.

편미분의 제곱합에 루트를 씌운 것이 그래디언트 크기이고, 이 값이 임계값보다 크면 엣지로 판정합니다.

그렇다면 엣지는 왜 생길까요.

오른쪽 네 개의 박스를 보시면 네 가지 원인이 정리되어 있습니다.

깊이 불연속은 물체와 배경의 경계에서, 표면 방향 변화는 곡면에서 발생합니다.

반사율 변화는 재질이 달라지는 곳, 조명 변화는 그림자 경계에서 생기죠.

엣지가 중요한 이유는 전체 픽셀의 5퍼센트 미만으로 장면의 구조를 거의 다 표현할 수 있기 때문입니다.

인간의 시각 시스템도 엣지를 먼저 인식해서 물체 형태를 파악합니다.

맨 아래 다섯 개 응용 분야를 보세요.

자율주행에서 차선 검출, 의료영상에서 종양 경계, 위성사진 분석까지 모두 엣지 검출이 첫 단계입니다.

이번 레슨에서는 소벨과 캐니를 중심으로 엣지를 찾는 방법을 하나씩 배워보겠습니다.

특히 빨간 점선으로 표시된 엣지 경계 열에 주목하세요.

밝기가 40에서 180으로 무려 140이나 뛰고 있습니다.