언샤프 마스킹

Unsharp masking
이미지 하부에 적용된 선명하지 않은 마스킹

Unsharp Masking(USM; 언샤프 마스킹)은 이미지 샤프닝 기술로, 처음에는 암실 사진에 구현되었지만 현재는 디지털 이미지 처리 소프트웨어에서 일반적으로 사용됩니다.그 이름은 원래 [1]이미지의 마스크를 만들기 위해 흐릿하거나 "선명한" 부정적인 이미지를 사용한다는 사실에서 유래했습니다.그런 다음 선명하지 않은 마스크가 원래 양성 이미지와 결합되어 원본보다 덜 흐릿한 이미지를 생성합니다.결과 이미지는 선명하지만 이미지의 피사체를 정확하게 표현하지 못할 수 있습니다.

신호 처리의 맥락에서 언샤프 마스크는 일반적으로 신호의 고주파 성분을 증폭하는 선형 또는 비선형 필터입니다.

사진 암실 투명 마스크

단순화된 비샤프 마스킹 원리

사진 암실 공정에서는 저콘트라스트 필름 또는 판에 대형 유리판 네거티브를 접촉 복사하여 양성 이미지를 생성한다.다만, 정복사는, 에멀전 대 에멀전이 아니고, 카피 재료가 원고의 배면에 접촉해 이루어지기 때문에, 흐릿해진다.처리 후, 이 흐릿한 양극을 원래의 음극의 뒷면에 접촉시켜 교환합니다.빛이 음과 레지스터 내 양(예를 들어 확대기)을 모두 통과하면 양(+)은 음의 정보 중 일부를 부분적으로 취소합니다.

양수가 의도적으로 흐려졌기 때문에 저주파(블러) 정보만 취소됩니다.또, 마스크는, 원래의 네거티브의 다이내믹 레인지를 효과적으로 저감 한다.이것에 의해, 콘트라스트 포토 용지에 확대 화상을 기록했을 경우, 부분 취소는, 하이라이트나 섀도우 디테일의 손실 없이, 원고의 고공간 주파수 정보(미세 디테일)를 강조합니다.선명하지 않은 마스크를 사용하지 않은 인쇄보다 인쇄가 더 날카로워 보입니다. 즉, 인쇄의 유효성이 높아집니다.

촬영 절차에서는 초기 비선명한 마스크 노광에 사용되는 광원의 '부드러움' 또는 '경도'(점원에서 완전 확산으로)를 변화시킴으로써 흐림량을 제어할 수 있으며, 효과의 강도는 비선명한 마스크 노광의 대비 및 밀도(즉 노광 및 현상)를 변화시킴으로써 제어할 수 있다.마스크.

전통적인 사진의 경우, 보통 단색 재료에 선명하지 않은 마스킹이 사용되었습니다. 사진의 컬러 투명도를 마스킹하기 위해 특수 범색 연성 흑백 필름이 사용되었습니다.이것은 특히 사진 기계식 재생을 위한 투명도의 밀도 범위를 제어하는 데 유용했다.

디지털 언샤프 마스킹

소스 이미지(위),
선명한 이미지(중간),
선명도가 높은 이미지(하단)

Adobe Photoshop이나 [2]GIMP와 같은 많은 디지털 이미징 소프트웨어 패키지의 선명하지 않은 마스킹 도구에서도 동일한 차이점 원리가 사용됩니다.소프트웨어는 원본 이미지의 복사본에 가우스 흐림을 적용한 다음 원본과 비교합니다.차이가 사용자가 지정한 임계값 설정보다 크면 영상이 감산됩니다.

디지털 언샤프 마스킹은 특히 스캔 이미지에서 선명도를 높이기 위한 유연하고 강력한 방법입니다.그러나 원치 않는 현저한 에지 효과가 발생하거나 영상 노이즈가 증가할 수 있습니다.그러나 이러한 효과는 특히 RGB 또는 Lab 영상의 단일 채널을 선명하게 하는 경우 창의적으로 사용할 수 있습니다.마스크(특히 가장자리 검출에 의해 생성된 마스크)를 사용하여 원하는 영역(때로는 "스마트" 샤프라고 함)에만 샤프닝을 적용함으로써 원치 않는 효과를 줄일 수 있습니다.

일반적으로 디지털 언샤프 마스킹은 양, 반지름 및 임계값을 통해 제어됩니다.

  • 양은 백분율로 나열되며 각 오버슈트의 크기(가장자리 테두리가 얼마나 어둡고 얼마나 밝아지는지)를 제어합니다.이것은 또한 가장자리에 추가되는 콘트라스트의 양으로도 생각할 수 있습니다.엣지 림 폭에는 영향을 주지 않습니다.
  • 반지름은 강화되는 가장자리의 크기 또는 가장자리 가장자리의 넓이에 영향을 미치므로 반지름이 작을수록 더 작은 크기의 세부 정보가 향상됩니다.반지름 값이 높으면 가장자리에 할로우가 발생하고 물체 주위에 희미한 빛이 감지될 수 있습니다.미세한 디테일은 더 작은 반경이 필요합니다.반지름과 양은 상호 작용합니다. 하나를 줄이면 다른 하나를 더 사용할 수 있습니다.
  • 임계값은 필터가 작업을 수행하기 전에 선명해지는 최소 밝기 변화 또는 인접 톤 값의 간격을 제어합니다.이러한 동작 부족은 매끄러운 부분에 얼룩이 생기는 것을 방지하기 위해 중요합니다.임계값 설정을 사용하면 하위 가장자리는 그대로 유지하면서 더 뚜렷한 가장자리를 선명하게 만들 수 있습니다.값이 낮을수록 제외되는 영역이 적기 때문에 더 선명해집니다.임계값이 높을수록 대비가 낮은 영역은 제외됩니다.

이들 [3]파라미터의 시작값에는 다양한 권장사항이 있으며 그 의미는 구현에 따라 다를 수 있습니다.일반적으로 반경은 0.5~2픽셀, 양은 50~150%를 권장합니다.

또,[2] 마스크로서 기능하는 다른 레이어를 작성하는 것으로, USM 를 수동으로 실장할 수도 있습니다.이것에 의해, USM 의 기능이나 상세한 커스터마이즈를 실시할 수 있습니다.

선명하지 않은 마스킹의 일반적인 혼합 공식은 다음과 같습니다.

샤프 = 오리지널 + (오리지널 - 흐림)×량.

국소 콘트라스트 향상

언샤프 마스킹은 또한 큰 반지름과 적은 양(30-100픽셀 반지름 및 5-20% 양[4] 등)으로 사용할 수 있으며, 이를 통해 국소 대조도를 높일 수 있으며, 이를 국소 조영 [4][5]증강이라고 한다.USM은 선명도 또는 (로컬) 대비 중 하나를 증가시킬 수 있습니다. 이는 둘 다 값 간의 차이 증가, 기울기 증가, 즉 매우 작은 (고주파) 차이를 나타내는 선명도 및 더 큰 (저주파) 차이를 나타내는 대비의 두 가지 형태이기 때문입니다.톤을 개선하기 위한 보다 강력한 기술은 톤 맵핑이라고 불립니다.

디콘볼루션과의 비교

이미지 처리에서 디콘볼루션이란 이미지를 흐리게 만든 프로세스를 거의 반전시키는 과정입니다.특히, 언샤프 마스킹은 단순한 선형 이미지 연산입니다. 즉, Dirac 델타에서 가우스 블러 커널을 뺀 커널에 의한 컨볼루션입니다.반면에 디콘볼루션(deconvolution)은 일반적으로 비선형 접근법에 의해 가장 잘 해결되는 잘못된 역문제로 간주된다.선명하지 않은 마스킹은 이미지를 획득한 방법을 모르기 때문에 이미지의 겉보기 선명도를 증가시키는 반면 디콘볼루션(deconvolution)은 이미지의 겉보기 선명도를 증가시키지만 이미지 캡처에 사용되는 광로의 왜곡의 가능한 원인을 설명하는 정보에 기초하고 있습니다.따라서 때때로 그럴 수 있습니다.준비 시간과 이미지당 계산 시간이 이미지 선명도의 증가로 상쇄되는 경우 선호됩니다.

디콘볼루션(deconvolution)을 사용하면 "잃어버린" 영상의 세부 정보가 정확한지 확인하는 것은 불가능하지만 대략적으로 복구할 수 있습니다.통계적으로, 샤프한 화상과 촬상중의 실제 씬과의 어느 정도의 대응성을 얻을 수 있다.나중에 캡처할 장면이 검증된 영상 장면과 충분히 유사할 경우 복구된 세부 정보가 어느 정도 정확할 수 있는지 평가할 수 있습니다.강화되지 않은 이미지에 대해서도 동일한 검증 문제가 존재하기 때문에 이미지 품질 향상이 매력적인 경우가 많습니다.

디콘볼루션 효과를 얻으려면 조리개, 초점 거리, 피사체까지의 거리, 렌즈 및 매체 굴절률 및 기하학적 구조를 포함하여 영상 장면 및 캡처 장치의 모든 변수를 모델링해야 합니다.장면의 형상이 설정되지 않았기 때문에 범용 카메라 영상에 디콘볼루션(deconvolution)을 성공적으로 적용하는 것은 일반적으로 가능하지 않습니다.단, 실제로는 현미경이나 천체 이미징에 디콘볼루션(deconvolution)이 적용되고 있어, 촬상 소자와 상대 피사체 위치가 모두 잘 정의되어 있어 물리적으로 선명도를 향상시키기 위한 촬상 소자의 최적화는 큰 비용이 든다.초기 허블 우주 망원경 영상의 렌즈 결함과 같이 안정적이고 명확한 수차가 존재하는 경우 디콘볼루션(deconvolution)은 특히 효과적인 기술입니다.

실행

다음 예제에서는 이미지가 다음과 같은 선명화 필터를 사용하여 합성됩니다.

필터를 갈다

이 매트릭스는 위의 #Digital unsharp masking(디지털 선명하지 않은 마스킹)에 표시된 방정식을 사용하여 얻을 수 있으며, "blured" 이미지의 경우 5픽셀, "mount" 승수의 경우 5픽셀의 균일한 커널을 사용합니다.

샤프닝 효과는 승수를 변경하여 제어할 수 있습니다.여기서 정수 값을 가진 커널을 생성하기 위해 값 5를 선택했지만, 이 작업은 필요하지 않습니다.

  • SharpenCarExample.png
  • SharpenCarExample2.png

두 번째 이미지는 첫 번째 이미지보다 두 배 더 선명해졌습니다.

「 」를 참조해 주세요.

레퍼런스

  1. ^ Fulton, Wayne (1997–2010). "A few scanning tips, Sharpening - Unsharp Mask". Scantips.com. Archived from the original on 2019-04-27. Retrieved 1 October 2019.
  2. ^ a b 4.9. 언샤프 마스크, 특히 4.9.4.샤프하지 않은 마스크는 어떻게 작동합니까? Gimp 문서.
  3. ^ 이미지 샤프닝 가이드, Color(컬러.
  4. ^ a b 로컬 콘트라스트 인핸스먼트(컬러로 캠브리지).
  5. ^ 로컬 콘트라스트 향상, 발광 경관에 대해 설명합니다.

외부 링크