[Learn opencv by examples] 8 (1). Sobel 엣지 검출

이번엔 http://opencvexamples.blogspot.com/p/learning-opencv-functions-step-by-step.html에 있는 8번째 예제를 공부하자. 

8. Sobel Edge Detection

Sobel 엣지 검출은 1차 미분을 기반으로 한 유명한 엣지 검출 방법이다. Sobel라는 사람이 1970년에 제안한 방법이다. Sobel랑 Priwitt 방법은 거의 비슷한데, Sobel가 좀 더 나은 노이즈 억제를 보여준다고 한다. Sobel 필터 커널은 수직 엣지를 검출하는 것, 수평 엣지를 검출하는 것, 대각 엣지를 검출하는 것들로 구분지을 수 있다. 그림 1은 3 x 3 사이즈의 Sobel 커널들을 보여준다. 

그림 1. Sobel 커널들

수직 엣지 검출용 커널로 지난 예제 7 때 활용한 수직 엣지가 있는 이미지를 컨볼루션하면 아래 그림 2와 같이 엣지 부분만 검출됨을 확인할 수 있다. 대각 엣지 커널들로도 엣지가 검출된다. 반면 수평 엣지 커널로는 검출되지 않는다. 

그림 2. Sobel 커널들로 단순한 수직 엣지가 있는 이미지를 필터링한 결과

그렇다면 수직 엣지 커널과 대각 엣지 커널이 같은 역할은 한 것인가? 결과 이미지 매트릭스를 확인해보면 그렇지 않다 (그림 3). 수직 커널로 필터링했을 때 주변 픽셀들값과의 차이가 좀 더 크다. 수직 커널은 400의 차이를 보이는 반면, 대각 커널은 300의 차이를 보인다. Sobel 커널 입장에서 좀 더 확신을 가지고 엣지로 판별했다고 볼 수 있다. 

그림 3. Sobel 수직 커널과 대각 커널들로 필터링한 결과 이미지 매트릭스

opencv에서 Sobel 엣지 검출은 Sobel 함수로 가능하다.

 

void Sobel(InputArray src, OutputArray dst, int ddepth, int dx, int dy, int ksize=3, double scale=1, double delta=0, int borderType=BORDER_DEFAULT )

src - 입력 이미지

dst - 목적 이미지

ddepth - output image depth

xorder - x에 대한 미분 차수

yorder - y에 대한 미분 차수

ksize - Sobel 커널의 사이즈. 1, 3, 5, 7만 가능.

scale - optional scale factor for the computed derivative values.

delta - optional delta value that is added to the results prior to storing them in dst.

borderType - 픽셀 외삽 방법.

이제 이 함수를 이용해서 다른 이미지에서 Sobel 엣지를 검출해보자.

#include "opencv2/core/core.hpp"

#include "opencv2/highgui/highgui.hpp"

#include "opencv2/imgproc/imgproc.hpp"

#include "iostream"

using namespace cv;

using namespace std;

int main()

{

Mat src1;

src1 = imread("fig8.bmp", CV_LOAD_IMAGE_COLOR);

namedWindow("Original image", CV_WINDOW_AUTOSIZE);

imshow("Original image", src1);

Mat grey;

cvtColor(src1, grey, CV_BGR2GRAY); // 그레이 영상으로 변환

Mat sobelx, sobely;

Sobel(grey, sobelx, CV_32F, 1, 0); // Sobel 엣지 검출

Sobel(grey, sobely, CV_32F, 0, 1);

///

namedWindow("vertical edge", CV_WINDOW_AUTOSIZE);

imshow("vertical edge", sobelx);

namedWindow("horizontal edge", CV_WINDOW_AUTOSIZE);

imshow("horizontal edge", sobely);

waitKey(0);

return 0;

}

필터된 결과는 아래와 같다 (그림 4). 수직 엣지와 수평 엣지를 각각 검출해봤는데, 그럭저럭 잘 검출했지만 그렇지 못한 부분들도 있다. 

그림 4. Sobel 엣지 검출 결과

<참고 자료>

[1] 곤잘레스, digital image processing, 3판, p.728-736.