KR0126447B1 - Color image split-sampling method - Google Patents

Color image split-sampling method

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KR0126447B1
KR0126447B1 KR1019930023804A KR930023804A KR0126447B1 KR 0126447 B1 KR0126447 B1 KR 0126447B1 KR 1019930023804 A KR1019930023804 A KR 1019930023804A KR 930023804 A KR930023804 A KR 930023804A KR 0126447 B1 KR0126447 B1 KR 0126447B1
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Abstract

A dividing and extracting method of natural color image comprising : the step condensing detail sectors having same color property to use the shortest neighboring method among multi-variable collective analysis method; the step memorizing the values of said detail sectors in temporary memory and condensing them; the step making the N*3 data set used as the input of the multi-variable collective analysis method from said temporary memory; and the step extracting sub-sectors from the temporary memory after said data is assigned to the temporary memory; is disclosed. Thereby, sub-sectors having similar color property are automatically divided and extracted from natural color image by using computer system.

Description

천연색 영상 분할 추출 방법Color Image Segmentation Extraction Method

본 발명은 멀티미디어 시대의 주된 역할을 하는 컴퓨터의 화면에 디스플레이된 천연색 영상(天然色映像, color image)으로부터 색(color)의 유사한 특성을 갖는 서브 영역(sub-region)들을 컴퓨터 시스템을 이용하여 자동으로 분할하여 추출하는 방법에 관한 것이다.The present invention uses a computer system to automatically sub-regions having similar characteristics of color from color images displayed on a screen of a computer that plays a major role in the multimedia era. It is related to a method of dividing by extraction.

일반적으로 광고산업, 컴퓨터 게임산업, 영상산업, 만화산업, 인쇄산업, 섬유산업 등에서 상품개발 시(時) 천연색 영상을 편집하게 된다. 이때 천연색 영상을 색의 유사한 특성을 갖는 서브 영역들로 분할하여 추출하는 과정은 필수 불가결한 것이다.In general, when the product development in the advertising industry, computer game industry, image industry, cartoon industry, printing industry, textile industry, etc., color images are edited. In this case, the process of dividing the color image into sub-regions having similar characteristics of color is indispensable.

그 이유는, 천연색 영상을 분할하여 추출한 각각의 서브 영역들을 컴퓨터 화면에서 재구성 또는 재배치하여 디스플레이하거나, 이들 서브 영역들을 다른 천연색 영상과 합성하거나, 각각의 서브 영역으로부터 서브 영역을 구성하는 화소(畵素, pixel)들의 색특성(色特性, color feature) 정보를 추출하거나, 각각의 서브 영역의 윤곽으로부터 형태적인 특성정보를 추출하는 일은 천연색 영상 편집 과정에서 매우 중요한 부분을 차지하고 있기 때문이다.The reason for this is that each sub-area obtained by dividing and extracting a color image is displayed on a computer screen by reconstructing or rearranging the pixels, synthesizing these sub-areas with another color image, or constituting a sub-region from each sub-region. This is because extracting color feature information of pixels, or extracting form feature information from the contour of each sub-region is a very important part of the color image editing process.

지금까지 위에서 예시한 산업현장에서는 영상편집 기능을 가진 컴퓨터 시스템을 이용하여 천연색 영상을 분할해 왔다. 이때 영상을 확대하여 얻어진 영상의 화소들을 하나 하나 눈으로 관찰하여 수작업으로 영상을 분할하고 있는 실정이다.Up to now, the industrial sites exemplified above have segmented the color images using a computer system with image editing function. At this time, the pixels of the image obtained by enlarging the image are observed one by one, and the image is segmented by hand.

따라서 첫째는 정밀하지 못하고, 둘째는 많은 시간이 소요되고 있다. 이는 곧 상품개발의 비용을 증가시킬뿐만 아니라 개발된 상품의 질을 떨어뜨리는 원인이 되기도 한다.Therefore, the first is not precise, the second is taking a lot of time. This not only increases the cost of product development but also causes the quality of the developed product to deteriorate.

이러한 문제점은 곧 우리나라 상품의 국제 경쟁력을 저하시키는 원인과 직결되는 것이어서 자동으로 해결될 수 있는 방법의 개발이 시급한 실정이다. 이 방법을 개발하기 위해서는 칼라과학의 이론에 대한 이해와 영상분석(image processing)의 제반 이론의 이해, 통계학의 고급이론의 이해 등의 세가지 분야의 이론들에 대한 동시 이해가 필요하다. 이러한 이유로 인하여 지금까지 우리나라에서는 이 방법의 개발이 시도조차 이루어지지 못해 왔던 실정이다.These problems are directly related to the cause of the deterioration of the international competitiveness of Korean goods, so it is urgent to develop a method that can be automatically solved. Developing this method requires simultaneous understanding of three theories: understanding the theory of color science, understanding theories of image processing, and understanding advanced theories of statistics. For this reason, the development of this method has not been attempted in Korea until now.

천연색 영상으로부터 색의 유사한 특성을 갖는 서브 영역들을 컴퓨터 시스템을 이용하여 자동으로 분할하여 추출되는 과정에서, 중요하게 간주되고 있는 사항들은 다음과 같다.In the process of automatically segmenting and extracting sub-regions having similar characteristics of color from the color image using a computer system, the following matters are considered as important.

첫째, 분할하여 추출된 서브 영역들은 인간의 시각적인 판단과 부합되는 정확한 것이어야 하고,First, the subregions extracted by dividing should be accurate to match the human visual judgment.

둘째, 분할하여 추출하는 과정에서 소요되는 처리시간(execution time)을 최소화하는 것이다. 이 처리시간이 치면적으로 중요한 요소로 작용되는 경우는 컴퓨터에 의한 대화식 시스템(interactive system)의 경우이다.Second, it minimizes execution time required in the process of dividing and extracting. The case where this processing time is important in terms of area is the case of an interactive system by a computer.

지금까지 미국 등의 학계에서 연구되어 발표된 천연색 영상 분할 및 추출 방법들은 색의 특성(color feature, 예를 들면 다음에 설명되는 CIE L*a*b*)에 의한 1차원 또는 2차원 히스토그램(historgram)에서 정점(頂點, peak 催大頻度値)을 찾아 반복적으로 수행하는 분할방법이다.The methods of color image segmentation and extraction that have been studied and published in the academic field of the United States so far are one-dimensional or two-dimensional histograms based on color features (for example, CIE L * a * b * described below). ) Is a segmentation method that finds a peak at a peak and repeats it.

그러나, 천연색 영상 분할 및 추출 문제는 1차원 또는 2차원에서 다루어질 문제가 아니다. 왜냐하면 컴퓨터 화면에 디스플레이된 천연색 영상의 구성요소가 빨강(red), 초록(green), 파랑(blue)이며, 천연색 영상의 분할은 이 세 가지 요소들로 이루어지는 3차원 공간(three-dimensional space)에서 이루어져야 하기 때문이다. 천연색 영상 분할이 3차원 공간에서 이루어지지 못하고 1차원이나 2차원에서 이루어지게 되면, 천연색 영상 분할이 정확하지 못한 결과를 얻게 된다.However, the problem of color image segmentation and extraction is not a problem to be dealt with in one or two dimensions. Because the components of the color image displayed on the computer screen are red, green, and blue, and the division of the color image is in a three-dimensional space consisting of these three elements. Because it must be done. When color image segmentation is not performed in three-dimensional space but in one or two dimensions, color image segmentation may be inaccurate.

지금까지 전 세계적으로 천연색 영상 분할이 빨강, 초록, 파랑을 변형인 CIE L *a*b로 된 3차원 공간 에서 이루어지지 못하고 1차원이나 2차원에서 이루어지게 되면, 천연색 영상 분할이 정확하지 못한 결과를 얻게 된다.Until now, if color image segmentation is not performed in three-dimensional space of CIE L * a * b transforming red, green, and blue, but in one or two dimensions, color segmentation is not accurate. You get

지금까지 전 세계적으로 천연색 영상 분할이 빨강, 초록, 파랑을 변형인 CIE L*a*b로 된 3차원 공간에서 이루어지지 못한 근본적인 이유는 3차원 공간에서 천연색 영상을 분할하는 과정에서 필요로 하는 메모리의 크기가 중앙연산장치(CPU : Central processing unit)의 주기억장치(main memory)의 용량을 초과하기 때문에 편법적으로 이루어진 것이다.(이에 대한 구체적인 이유는 다음에서 상세히 설명한다.)Until now, the fundamental reason why color image segmentation has not been achieved in the three-dimensional space of CIE L * a * b, which transforms red, green, and blue, is the memory required in the process of segmenting color image in three-dimensional space. Since the size of is larger than the capacity of the main memory of the central processing unit (CPU), the reason for this is expedient (the specific reasons for this will be described in detail below).

위에서 언급한 색의 특성을 수치화(數値化)함에 있어서, 천연색 영상의 구성 요소인 빨강, 초록, 파랑으로 이루어지는 RGB공간(Red, Green, Blue로 이루어지는 3차원 색체계)에서는 RGB로 수치화된 데이타에 의한 색들간의 상호 비교를 불가능하게 된다. 이러한 문제점 때문에 색의 국제표준기구인 CIE(Commision Internationale de I'Eclairage,즉 international Commission on Illumination)가 1976년에 RGB공간을 변형하여 CIE L*a*b*라는 색의 3차원 공간을 발표하였다. 이 CIE L*a*b* 공간은 수치화된 데이타에 의한 색들간의 상호 비교가 정확하게 이루어지므로, 전 세계적으로 천연색 영상의 분할에는 이 CIE L*a*b* 공간이 이용되고 있으며, 우리나라의 공업규격인 KS에도 이 CIE L*a*b* 공간이 공업규격으로 채택되어 있다.In digitizing the above-mentioned color characteristics, the RGB space (red, green, and blue three-dimensional color system) consisting of red, green, and blue, which is a component of a natural color image, is applied to data digitized with RGB. Mutual comparison between colors is impossible. Because of these problems, the International International Organization for Color (CIE), the International Commission on Illumination (CIE), in 1976 transformed the RGB space and released a three-dimensional space called CIE L * a * b *. Since the CIE L * a * b * space is accurately compared with each other by digitized data, this CIE L * a * b * space is used worldwide for segmentation of color images. In the standard KS, this CIE L * a * b * space is adopted as the industrial standard.

천연색 영상 분할이 영상 편집 기능을 가진 컴퓨터 시스템을 이용하여 수작업으로 이루어지는 점과, 색의 특성 즉 CIE L*a*b*에 의한 3차원 공간에서 이루어지지 못하고 1차원 또는 2차원 히스토그램을 이용하여 편법적인 방법으로 이루어온 배경의 문제점은 본 발명의 중요한 동기에 해당된다.Color image segmentation is performed manually by using a computer system with image editing function and by using one-dimensional or two-dimensional histogram, which cannot be done in three-dimensional space by the characteristics of color, that is, CIE L * a * b *. Problems of the background achieved by the legal method are important motivations of the present invention.

색의 특성에 의한 3차원 공간에서 천연색 영상을 분할하는 과정에서 발생하는 문제는 통계학의 다변량분석법(多變量分析法)의 한 방법인 다변량집락분석방법(多變量集落分析法, multivariate cluster analysis method)의 적용과정에서 첫번째로 발생하는 문제점으로 귀착된다. 이 방법을 천연색 영상 분할에 적용할 경우에 야기되는 치면적인 문제점은 다음과 같다.The problem that occurs in the process of dividing a natural color image in three-dimensional space by the characteristics of color is the multivariate cluster analysis method, which is a method of the multivariate analysis method of statistics. This results in the first problem encountered during the application of. The following are the area problems caused by applying this method to color image segmentation.

다변량집락분석방법을 천연색 영상 분할에 적용할 때, 첫번째 계산 과정에서 거리 매트릭스(distance matrix)가 만들어지게 된다. 이때, 계산에 투입되는 엔티티(entity)의 수가 N개라 하면, N×N 크기의 매트릭스가 만들어지게 된다.When the multivariate colony analysis method is applied to color image segmentation, a distance matrix is created during the first calculation process. In this case, if the number of entities input to the calculation is N, a matrix of size N × N is created.

예를 들면, 제 1도에서 보는 바와 같이 300×300의 화소들로 이루어진 조그만 크기의 천연색 영상의 경우, 최초의 엔티티들의 수는 90,000(=300×300)개이다. 이 경우의 거리 매트릭스의 크기는 90,000×90,000으로서 8,100,000,000개의 숫자를 담을 주기억장치의 용량이 소요된다.For example, in the case of a small sized color image composed of 300 x 300 pixels as shown in FIG. 1, the number of initial entities is 90,000 (= 300 x 300). In this case, the size of the distance matrix is 90,000 x 90,000, which requires the capacity of the main memory device to hold 8,100,000,000 numbers.

현존하는 컴퓨터중 주기억장치의 용량이 최고의 수준에 해당하는 슈퍼컴퓨터(CRAY C90)의 주기억장치의 용량이 250,000.000바이트인 점을 감안할 때, 다변량집락분석방법은 위의 두 가지 경우의 조그만 크기의 천연색 영상들을 분할하여 가는 첫번째 계산 과정에서, 필요로 하는 메모리의 크기가 주기억장치의 용량을 초과하는 문제로 인하여 더 이상의 계산을 수행하지 못하고 도중에 계산이 중단되고 만다. 이러한 점이 곧 치명적인 문제점인 것이다.Given that the capacity of the main memory of the supercomputer (CRAY C90), which is the highest among the existing computers, is 250,000.000 bytes, the multivariate colony analysis method is a small-sized color image of the above two cases. In the first calculation process of dividing them, the calculation is interrupted due to the problem that the required memory size exceeds the capacity of the main memory. This is a fatal problem.

이와 같은 치명적인 문제점이 장애요인이 되어 지금까지의 모든 천연색 영상분할이 3차원 공간에서 다변량집락분석방법을 적용하지 못하고 편법에 해당하는 1차원 또는 2차원의 히스토그램에서 정점을 찾아 반복적으로 수행하는 분할방법을 적용해 온 것이다.This fatal problem is the obstacle, so that all the color image segmentation so far cannot be applied to multivariate colony analysis in three-dimensional space, and the segmentation method is repeatedly performed by finding vertices in one- or two-dimensional histogram. Has been applied.

이러한 편법에 해당하는 방법의 문제점은 정밀도가 떨어지고, 처리시간이 엄청나게 많이 소요되므로, 대학의 연구실에서 새로운 방법을 연구할 때 실험용으로나 사용되어질 뿐 산업현장에서는 사용되는 사례가 없는 실정이다.The problem with this method is that precision is inaccurate and the processing time is enormous. Therefore, when researching a new method in a university laboratory, it is used only as an experiment and there is no case of use in an industrial field.

이러한 현실적인 상황을 감안하여 본 발명에서는 천연색 영상의 크기에 상관없이 다변량집락분석방법을 적용하여 정확하고 신속하게 천연색 영상을 분할하고 추출할 수 있는 대화식 방법을 제공하는 것을 과제로 한다.In view of such a realistic situation, an object of the present invention is to provide an interactive method capable of accurately and quickly segmenting and extracting a color image by applying a multivariate colony analysis method regardless of the size of the color image.

도 1은 300×300 천연색 영상으로부터 생성되어지는 거리 매트릭스의 크기 개념도.1 is a conceptual diagram of the size of a distance matrix generated from a 300 × 300 color image.

도 2는 임시저장방법을 이용한 천연색 영상의 분할 및 추출 방법의 플로우 챠트.2 is a flowchart of a method of segmenting and extracting a color image using a temporary storage method.

상기한 과제를 달성하기 위한 본 발명의 구성 및 작용을 상세히 설명하면 다음과 같다.Referring to the configuration and operation of the present invention for achieving the above object in detail as follows.

먼저, 천연색 영상의 분할 및 추출 과정에서 핵심적인 역할을 수행하는 임시저장소(臨時貯藏所, temporary storage)의 구조 및 각 항목별 기능을 표를 참조하여 설명한다.First, the structure of temporary storage, which plays a key role in the segmentation and extraction of color images, and the function of each item will be described with reference to the table.

컴퓨터 화면에 디스플레이된 천연색 영상을 육안으로 간단히 관찰할 경우 대부분 한 가지 이상의 서브 영역들로 구성되어 있음을 알 수 있다. 각각의 서브 영역들을 자세히 관찰하거나 천연색 영상의 편집 기능을 갖는 컴퓨터 시스템을 이용하여 확대해볼 경우 색의 특성이 동일한 화소들의 군(群)으로 형성된 한 가지 이상의 세부영역(minor region)들로 구성되어 있음을 쉽게 알 수 있다. 본 발명에서는 이러한 사실을 감안하여 천연색 영상 분할을 다변량집락분석방법에 적용하여 계산하는 바로 이전의 과정에서 작성되는[표 1]의 임시저장소를 발명하였다.When visually observing the color image displayed on the computer screen, it can be seen that it is mostly composed of one or more sub-areas. When one observes each sub-area in detail or enlarges it by using a computer system that edits a color image, it is composed of one or more minute regions formed of a group of pixels having the same color characteristics. It is easy to see. In view of this fact, the present invention invented the temporary storage shown in [Table 1] created in the immediately preceding process of calculating the color image segmentation by applying the multivariate colony analysis method.

[표 1] 임시저장소[Table 1] Temporary Storage

상기한 [표 1]의 임시저장소는 6개의 항목(item)들로 구성되어 있다.The temporary storage of the above [Table 1] consists of six items.

첫번째 항목은 Clusterr I. D.이다. 이는 서브 영역에 해당하는 집락(集落, cluster) 하나 하나에 부여되는 번호이다.The first item is Clusterr I. D. This is a number assigned to each cluster in the sub area.

두번째 항목은 I. D.이다. 이는 색의 특성이 동일한 화소(畵素, pixel)들의 군(群)으로 형성된 세부영역(細部領域, minor region)에 해당하는 임시저장소의 두번째 항목인 I. D. 항목에 부여되는 번호는 천연색 영상 분할 처리과정이 종료된 후 최종결과와 파일(file)에 수록될 때까지 변동되지 않는다.The second item is I. D. This is because the number assigned to the ID item, which is the second item of the temporary storage area corresponding to the minor region formed by the group of pixels having the same color characteristics, is the color image segmentation process. It is not changed until after it is finished and recorded in the final result and file.

세번째 항목은 Pixel Value(화소값)이다. 이는 컴퓨터 화면에 화소 단위로 디스플레이할 때 활용되는 화소의 값이다.The third item is the Pixel Value. This is a pixel value used when displaying on a computer screen pixel by pixel.

네번째 항목은 L*, a*, b*이다. 이는 화소의 R(red), G(green), B(blue) 값들을 변환하여 얻어지는 색의 세 가지 특성 즉, CIE L*a*b* 공간의 어느 한 점의 위치를 나타내는 좌표에 해당하는 수치들이다.The fourth item is L *, a *, b *. This is a numerical value corresponding to the three characteristics of the color obtained by converting the R (red), G (green), and B (blue) values of the pixel, that is, coordinates indicating the position of any point in the CIE L * a * b * space. admit.

다섯 번째 항목은 N.O.P이다. 이는 동일한 화소값을 갖는 각각의 화소들의 (x, y) 좌표로서 세부영역의 천연색 영상을 컴퓨터 화면에 디스플레이하거나, 각 화소들로부터 컴퓨터 화면상의 위치에 대한 정보를 도출할 때 이용된다.The fifth item is N.O.P. This is used to display a color image of a detailed region on a computer screen as the (x, y) coordinates of each pixel having the same pixel value, or to derive information about a position on the computer screen from each pixel.

다음은 위에서 제시된 임시저장소를 이용하고, 통계학의 기존 이론인 다변량집락분석방법(多變量集落分析方法, multivariate cluster analysis method)중 최단 이웃 방법(nearest neighbor method)을 적용한 천연색 영상 분할 방법에 관한 알고리즘을 제 2도를 참조하여 설명한다.Next, we propose an algorithm for the color image segmentation method using the temporary neighbor method and applying the nearest neighbor method among the multivariate cluster analysis methods. A description with reference to FIG.

단계 100에 있어서, m×n 매트릭스로 이루어진 천연색 영상의 파일을 읽는다. 여기서 m과 n은 각각 상기 매트릭스의 행(行, row)과 열(列, column)의 수를 나타낸다. 이 매트릭스의 각 엘레멘트(element)는 컴퓨터 화면에 디스플레이할 때 필요한 화소값(畵素値, pixel value)과 R(red), G(green), B(blue) 값으로 구성되어 있다.In step 100, a file of color images consisting of m × n matrices is read. Where m and n represent the number of rows and columns of the matrix, respectively. Each element of this matrix consists of pixel values, R (red), G (green), and B (blue) values required for display on a computer screen.

단계 101에 있어서, 상기 매트릭슬를 이용하여 임시저장소를 만든다. 임시저장소의 첫번째 항목인 Cluster I.D.에는 초기치로 0(zero)를 집어 넣는다. 상기 매트릭스의 좌측 상단으로부터 각 행의 화소값(畵素値, pixel value)을 순차적으로 점검하여 새로운 화소값이 발견될 때마다 해당 임시저장소의 두번째 항목인 I.D.에 맨 처음 아라비아 숫자 1을 집어 넣고, 세부영역이 바뀔 때마다 새로운 아라비아 숫자를 집어 넣는다. 임시저장소의 세번째 항목인 화소값에는 새로 발견된 화소값을 집어 넣는다. 임시저장소의 네번째 항목인 L*, a*, b* 에는 해당 화소에 대응되는 R(red), G(green), B(blue)값을 변환하여 얻어진 L*, a*, b*값을 집어 넣는다. 임시저장소의 다섯 번째 항목에는 동일한 화소값을 N. O. P.에는 동일한 화소값을 갖는 화소들의 수를 집어 넣는다. 임시저장소의 여섯 번째 항목에는 동일한 화소값을 갖는 화소들의 (x, y)좌표를 집어 넣는다. 이 단계에서 만들어지는 임시저장소의 수는 N개이다. 여기서 N은 천연색 영상을 구성하는 서로 다른 색의 특성을 가진 세부영역들의 수와 동일하다.In step 101, a temporary storage is created using the matrix. In cluster I.D., the first item of temporary storage, 0 is set as the initial value. From the upper left of the matrix, the pixel values of each row are sequentially checked, and each time a new pixel value is found, the first Arabic numeral 1 is inserted into the ID of the second item of the temporary storage. Whenever the details change, insert a new Arabic numeral. The newly found pixel value is inserted into the pixel value, the third item of the temporary storage. In L *, a *, and b *, the fourth item of the temporary storage, the L *, a *, and b * values obtained by converting the R (red), G (green), and B (blue) values corresponding to the pixel Put it in. In the fifth item of the temporary storage, the same pixel value is put in N. O. P., and the number of pixels having the same pixel value is inserted. In the sixth item of the temporary storage, the (x, y) coordinates of pixels having the same pixel value are inserted. The number of temporary stores created at this stage is N. Here, N is equal to the number of subregions having different color characteristics constituting the color image.

단계 102에 있어서, N개의 셋(set)의 L*, a*, b* 데이타를 임시저장소의 두번째 항목인 I.D.의 번호 순서에 따라 각각의 임시저장소로부터 추출하여 표 2와 같이 N×3매트릭스를 만든다.In step 102, N sets of L *, a *, and b * data are extracted from each temporary store according to the order of the ID of the second item of the temporary store, and the N × 3 matrix is obtained as shown in Table 2. Make.

[표 2] N×3 매트릭스Table 2 N × 3 Matrix

단계 103에 있어서, N×3의 L*, a*, b* 데이타를 입력으로 하여 N개의 엔티티(entity)들의 셋(set)으로부터 N×N의 대칭 형태인 거리 매트릭스(distance matrix)를 만든다. 여기서 각 엔티티들간의 거리는 유클리디안 거리(Euclidian distance) 계산방법에 의해서 계산된다.In step 103, L ×, a *, b * data of N × 3 are input to create a distance matrix in the form of N × N symmetry from a set of N entities. Here, the distance between each entity is calculated by the Euclidian distance calculation method.

단계 104에 있어서, 이 전 단계에서 만들어진 거리 매트릭스에서 최단 거리(minimum distance)를 찾는다.In step 104, the minimum distance is found in the distance matrix created in the previous step.

단계 105에 있어서, 최단 거리를 갖는 집락(集落, cluster)들을 묶어서 새로운 집락(new cluster)을 만들고, 이 집락의 레이블(label)을 붙인 다음 거리 매트릭스에 있는 엔티티들을 다음의 단계 106, 단계107, 단계108에서 업 데이트(update)한다.In step 105, cluster the clusters having the shortest distance to form a new cluster, label the colon and then move the entities in the distance matrix to the following steps 106, 107, Update in step 108.

단계 106에 있어서, 거리 매트릭스로부터 단계 104에서 발견된 집락들과 관련된 행(行, row)들과 열(列, column)들을 삭제한다.In step 106, the rows and columns associated with the colonies found in step 104 are deleted from the distance matrix.

단계 107에 있어서, 새로 형성된 집락과 나머지 다른 집락들 간의 최단 거리들을 계산한다. 여기서 계산된 최단 거리들의 수는 남아 있는 집락들의 수와 동일하다.In step 107, the shortest distances between the newly formed colony and the remaining other colonies are calculated. The number of shortest distances calculated here is equal to the number of colonies remaining.

단계 108에 있어서, 새로 계산된 최단 거리들로 이루어진 열(列)과 행(行)을 거리 매트릭스에 추가시킨다.In step 108, a column and a row of newly calculated shortest distances are added to the distance matrix.

단계 109에 있어서, I.D.별 집락수에 따른 I.D.를 파일에 저장한다. 이때 생성되는 파일의 내용은 [표 3]과 같은 형태가 된다. [표 3]은 N이 9인 경우의 예이다. 즉 9개의 화소가 각각 서로 다른 색의 특성을 지닌 경우로서 [표 3]의 좌단의 I.D.는 초기에 부여되는 고유번호이고, 상단의 집락의 수는 단계별로 집락의 수가 9부터 시작하여 1까지로 점차로 감소되는 현상을 보이는 것이고, 좌단과 상단을 제외한 각각의 칸의 수치는 집락의 수가 9부터 1까지 감소되면서 각각의 경우 동일 집락을 나타내는 Cluster I.D.이다.In step 109, I.D. according to the number of colonies by I.D. is stored in a file. At this time, the contents of the generated file will be in the form shown in [Table 3]. Table 3 is an example where N is 9. In other words, when 9 pixels have different color characteristics, the ID of the left end of [Table 3] is a unique number initially assigned, and the number of colonies at the top is set from 9 to 1 from each stage. The number of each cell except the left and top is reduced to 9 to 1, and in each case is the Cluster ID indicating the same colony.

[표 3] I.D.별 집락의 수에 따른 I.D.[Table 3] I.D. according to the number of colonies by I.D.

단계 200에 있어서, 모든 집락들이 하나의 집락으로 묶여졌는가를 확인하고, 집락의 수가 1보다 크면 단계 104로 되돌아 가서 단계 104부터 순차적으로 각 단계를 수행하여 단계 200까지 수행한다.In step 200, it is checked whether all colonies are bundled into one colony, and if the number of colonies is larger than 1, the process returns to step 104 and performs each step sequentially from step 104 to step 200.

단계 201에 있어서, 이용자(user)가 컴퓨터 화면에 디스플레이된 천연색 영상을 육안으로 관찰하여 천연색 영상을 구성한 서로 다른 종류의 색의 수를 컴퓨터 자판(key board)를 이용하여 입력한다.In step 201, the user visually observes the color image displayed on the computer screen and inputs the number of different kinds of colors constituting the color image using a computer key board.

단계 202에 있어서, 단계 109에서 생성된 파일의 상단의 집락의 수에서 이용자가 입력한 숫자와 동일한 숫자를 찾은 다음 이 숫자에 해당하는 열(列, column)에 있는 숫자들을 동 파일의 좌단에 있는 I.D.의 순서에 따라 추출한다.In step 202, the same number as the number entered by the user is found in the number of colonies at the top of the file generated in step 109, and the numbers in the column corresponding to the number are located at the left end of the file. Extract in order of ID.

단계 203에 있어서, 바로 윗 단계인 단계 202에서 집락분석 결과로부터 추출한 행 벡터(column vector)의 각각의 요소(element, 여기서는 숫자를 말함)를 단계 101에서 만들어진 임시저장소의 두번째 항목인 I.D.의 순서에 따라 임시저장소의 첫번째 항목인 Cluster I.D.에 집어 넣는다.In step 203, each element (here, referred to as a number) of the column vector extracted from the colony analysis result in step 202, which is the step immediately above, is placed in the order of the ID of the second item of the temporary storage created in step 101. Therefore, we put it in the Cluster ID, the first item of the temporary repository.

단계 204에 있어서, 임시저장소의 첫번째 항목인 Cluster I.D.의 값이 동일한 값을 갖는 임시저장소들을 찾아서 디스플레이한 다음, 단계 205에 있어서, 분할된 천연색 영상이 인간의 시각적인 판단과 일치하는지를 검토하여 그 결과가 시각적인 판단과 일치하지 않을 경우에는 단계 201부터 순차적으로 각각의 단계를 수행하여 단계 205까지를 수행한다. 결국 최종적으로 얻어지는 결과는 각각의 임시저장소의 첫번째 항목인 Cluster I.D.의 값이 동일한 값을 갖는 임시저장소들을 모음으로써 시각적으로 색의 특성이 유사한 서브 영역(sub-region)들을 얻게 된다.In step 204, the first item of the temporary storage, the value of the Cluster ID is searched for and displayed for the temporary storages having the same value. In step 205, the result of examining whether the divided color image matches the visual judgment of the human being If does not match the visual judgment, steps 201 are performed sequentially from step 201 to step 205. Finally, the result obtained is a collection of temporary repositories whose values of Cluster I.D., the first item of each temporary repository, have the same value, so that visually similar sub-regions are obtained.

이상과 같이 본 발명의 천연색 영상 분할 추출 방법에 의하면, 첫째, 천연색 영상을 편집하는 기능을 가진 컴퓨터 시스템을 이용하여 천연색 영상을 분할 및 추출하는 과정에서 수작업에 의존함에 따른 부정확성과 시간낭비 요소를 해결할 수 있다.As described above, according to the method of extracting color image segmentation of the present invention, first, inaccuracy and time wastage elements in the process of segmenting and extracting color image image using a computer system having a function of editing color image are solved. Can be.

둘째, 천연색 영상 분할 및 추출을 색의 특성에 의한 1차원 또는 2차원 히스토그램에서 정점을 찾아 반복적으로 수행하는 편법적인 방법이 아닌 다변량집락분석방법을 직접 적용할 수 있는 임시저장소에 의한 방법을 발명함으로써 지금까지 컴퓨터의 주기억장치의 용량 초과로 인하여 전세계 어디에서도 불가능하였던 다변량집락분석방법에 의한 천연색 영상 분할을 가능하게 하였고, 이로써 천연색 영상의 분할 및 추출이 정밀하게 이루어질 수 있다.Second, by inventing a temporary storage method that can directly apply multivariate colony analysis method, rather than a convenient method to find and repeat vertices in a one-dimensional or two-dimensional histogram based on color characteristics. Until now, due to the excess capacity of the main memory of the computer, it was possible to segment the color image by the multivariate colony analysis method which was impossible anywhere in the world.

셋째, 지금까지 편법으로 사용되어 오던 1차원 또는 2차원 히스토그램에서 정점을 찾아 수행함에 따라 소요되는 시간은 300배 내지 500배 단축하였다.Third, the time required for finding and performing vertices in a one-dimensional or two-dimensional histogram, which has been used as a shortcut, has been shortened by 300 to 500 times.

넷째, 지금까지 편법으로 사용되어 오던 1차원 또는 2차원 히스토그램에서 정점을 찾아 천연색 영상을 분할 및 추출하는 방법은 그 처리 과정이 이용자(user)의 의도와는 전혀 무관하게 이루어짐에 따라 이용자가 원하지 않는 결과를 얻게 되는 문제점이 있다. 그러나 본 발명의 방법은 분할 및 추출하는 과정에서 이용자와 컴퓨터 시스템간에 대화식의 방법(interactive method)을 통하여 원하는 결과를 얻을 수 있다.Fourth, the method of segmenting and extracting the color image by finding the vertices in a one-dimensional or two-dimensional histogram, which has been used as a shortcut, has been irrelevant to the user's intention. There is a problem with this. However, the method of the present invention can obtain a desired result through an interactive method between the user and the computer system in the process of segmentation and extraction.

다섯째, 위에서 설명한 본 발명의 성능과 기능면의 제반 사항을 종합적으로 감안할 때, 광고산업, 컴퓨터 게임산업, 영상산업, 만화산업, 인쇄산업, 섬유산업 등에서 상품개발 시(時) 천연색 영상의 편집 과정에서 본 발명의 방법을 활용할 경우, 우수한 상품개발이 용이해지고, 개발비용 또는 절감할 수 있어 우리나라 상품의 국제경쟁력 강화에 크나큰 기여를 할 수 있는 이점이 있는 것이다.Fifth, in view of the overall performance and functional aspects of the present invention described above, the process of editing color images during product development in the advertising industry, computer game industry, video industry, cartoon industry, printing industry, textile industry, etc. In the case of using the method of the present invention, it is easy to develop excellent products, can reduce the development cost or there is an advantage that can make a significant contribution to strengthen the international competitiveness of our products.

Claims (2)

천연색 영상의 분할 및 추출 과정에서 핵심적이 역할을 수행하는 임시저장소가 다음과 같은 6개의 항목을 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 천연색 영상 분할 추출 방법.The method for extracting color image segmentation, characterized in that the temporary storage that plays a key role in the process of segmenting and extracting the color image comprises six items as follows. (1) 서브 영역에 해당하는 집락 하나 하나에 부여되는 Cluster I.D., (2) 색의 특성이 동일한 화소들의 군으로 형성된 각각의 세부영역에 해당하는 임시저장소의 I.D. 각 항목에 부여되는 I.D., (3) 컴퓨터 화면에 화소단위로 디스플레이할 때 활용되는 화소값, (4) 화소의 R(red), G(green), B(blue)값들을 변환하여 얻어지는 색의 세 가지 특성 즉, CIE L*a*b*공간의 어느 한점의 위치를 나타내는 좌표에 해당하는 수치인 L*, a*, b* , (5) 동일한 화소값을 갖는 화소들의 수(N.O.P. the number of pixels), (6) 동일한 화소값을 갖는 각각의 화소들의 (x, y) 좌표로서 세부영역의 천연색 영상을 컴퓨터 화면에 디스플레이하거나, 각 화소들로부터 컴퓨터 화면상의 위치에 대한 정보를 도출할 때 이용되는 (x, y) 좌표.(1) Cluster I.D. assigned to each colony corresponding to the sub area, (2) I.D. of the temporary storage corresponding to each sub area formed of a group of pixels having the same color characteristics. ID assigned to each item, (3) pixel value used to display in pixel unit on computer screen, (4) color of R (red), G (green), and B (blue) (3) L *, a *, b *, (5) The number of pixels with the same pixel value (NOP the number), which is a numerical value corresponding to the coordinate representing the position of a point in the CIE L * a * b * space of pixels), (6) When displaying the color image of the detail region on the computer screen as (x, y) coordinates of each pixel having the same pixel value, or deriving information about the position on the computer screen from each pixel. (X, y) coordinates to be used. 청구항 1기재의 임시저장소를 이용하고 다변량집락분석방법을 적용한 천연색 영상의 분할 및 추출 방법으로서, m×n 매트릭스로 이루어진 천연색 영상의 파일을 읽는 단계 100과, 상기 매트릭스를 이용하여 N개의 임시저장소를 만드는 단계 101과, 상기 N개의 셋의 L*, a*, b* 데이타를 임시저장소의 두번째 항목인 I.D.의 번호 순서에 따라 각각의 임시저장소로부터 추출하여 N×3매트릭스를 만드는 단계 102과, 상기 N×3의 L*, a*, b* 데이타를 입력으로 하여 N개의 엔티티들의 셋으로부터 N×N의 대칭 형태인 거리 매트릭스를 만드는 단계 103과, 상기 단계 103에서 만들어진 거리 매트릭스에서 최단 거리의 두 집락을 찾는 단계 104와, 상기 최단 거리를 갖는 집락들을 묶어서 새로운 집락을 만들고, 이 집락의 레이블을 붙이는 단계 105와, 상기 거리 매트릭스로부터 단계 104에서 발견된 집락들과 관련된 열들과 행들을 삭제하는 단계 106과, 상기 단계에서 새로 형성된 집락과 나머지 다른 집락들간의 최단 거리들을 계산하는 단계 107과, 상기 단계에서 새로 계산된 최단 거리들로 이루어진 열과 행을 거리 매트릭스에 추가시키는 단계 108과, 상기 I.D.별 집락수에 따른 클러스터 I.D.를 파일에 저장하는 단계 109와, 상기 단계의 모든 집락들이 하나의 집락으로 묶여졌는가를 확인하고, 집락의 수가 1보다 크면 단계 104로 되돌아가서 단계 104부터 순차적으로 각 단계를 수행하는 단계 200과, 이용자가 컴퓨터 화면에 디스플레이된 천연색 영상을 육안으로 관찰하여 천연색 영상을 구성한 서로 다른 종류의 색의 수를 컴퓨터 자판을 이용하여 입력하는 단계 201과, 상기 단계 109에서 생성된 파일의 상단의 집락의 수에서 이용자가 입력한 숫자와 동일한 숫자를 찾은 다음 이 숫자에 해당하는 행에 있는 숫자들을 동 파일의 좌단에 있는 I.D.의 순서에 따라 추출하는 단계 202와, 상기 단계 202에서 집락분석 결과로부터 추출한 행 벡터의 각각의 요소(여기서는 숫자를 말함)를 단계 101에서 만들어진 임시저장소의 두번째 항목인 I.D.의 순서에 따라 임시저장소의 첫번째 항목인 Cluster I.D.에 집어넣는 단계 203과, 상기 임시저장소의 첫번째 항목인 Cluster I.D.의 값이 동일한 값을 갖는 임시저장소들을 찾아서 디스플레이하는 단계 204와, 상기 분할된 천연색 영상이 인간의 시각적인 판단과 일치하는지를 검토하여 그 결과가 시각적인 판단과 일치하지 않을 경우에는 단계 201부터 순차적으로 각각의 단계를 수행하는 단계 205로 행해지는 것을 특징으로 하는 천연색 영상 분할 추출 방법.A method of segmenting and extracting a color image using a temporary storage according to claim 1 and applying a multivariate colony analysis method, the method comprising: reading a file of a color image composed of m × n matrices, and N temporary storages using the matrix; Creating step 101; extracting the N sets of L *, a *, and b * data from each temporary store according to the sequence number of the ID, which is the second item of the temporary storage, and creating an N × 3 matrix; Step 103 of generating N * 3 L *, a *, b * data from a set of N entities to form a symmetrical form of N × N, and two of the shortest distances in the distance matrix created in step 103. Finding a colony 104, tying the colonies with the shortest distance to create a new colony, labeling the colony 105, and from the distance matrix Deleting the columns and rows associated with the colonies found at 104, calculating 107 the shortest distances between the newly formed colony and the other colonies, and the newly calculated shortest distances. Step 108 of adding columns and rows to the distance matrix, step 109 of storing cluster IDs according to the number of colonies by ID, and checking whether all colonies of the step are bundled into one colony, and the number of colonies is 1 If it is larger, the process returns to step 104 where step 200 is performed sequentially from step 104, and the user visually observes the color image displayed on the computer screen to determine the number of different types of colors that constitute the color image. The user enters the data using the number of colonies at the top of the file generated in step 109. Finding a number equal to one number and extracting the numbers in the row corresponding to the number in the order of the IDs in the left end of the file; and each element of the row vector extracted from the colony analysis result in step 202. (In this case, a number) is inserted into the Cluster ID, which is the first item of the temporary store, in the order of the ID, which is the second item of the temporary storage created in step 101, and the value of the Cluster ID, which is the first item of the temporary storage, is the same. Step 204 of finding and displaying temporary storages having a value; and if the divided color image matches the visual judgment of the human being, and if the result does not match the visual judgment, each step is sequentially performed from step 201. The color image segment extraction method, characterized in that step 205 is performed.
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