1.2.1 영상 표현 방법

영상 처리에서 주로 사용하는 영상은 그레이스케일^grayscale 영상이다. 그레이스케일 영상이란 색상 정보 없이 오직 밝기 정보만으로 구성된 영상을 의미하며 흑백 사진처럼 검정색, 회색, 흰색으로 구성되어 있다. 이와는 반대로 컬러 사진처럼 색상 정보를 가지고 있어서 다양한 색상을 표현할 수 있는 영상을 트루컬러^true-color 영상이라고 한다. 트루컬러 영상을 처리하는 방법에 대해서는 이 책의 12장에서 따로 설명할 것이다. 12장을 제외한 나머지 부분에서는 모두 그레이스케일 영상을 처리하는 방법에 대하여 설명한다.

영상의 기본 단위를 픽셀^pixel이라고 한다. 픽셀은 picture element의 줄임말이며, 국내 서적에서는 화소(畵素)로 번역되어 사용되기도 한다. 그러나 실제 영상 처리 분야에서 화소라는 말 대신에 픽셀이라는 말이 더 많이 사용되고 있으므로 이 책에서는 픽셀이라는 용어를 주로 사용하겠다.

그레이스케일 영상에서 하나의 픽셀은 0부터 255 사이의 정숫값을 가질 수 있다. 이는 하나의 픽셀을 표현하기 위하여 컴퓨터에서 1바이트^byte의 메모리 공간을 사용하기 때문이다. 컴퓨터에서 1바이트는 256가지의 수를 표현할 수 있다. 픽셀 값이 0이면 검정색을 나타내는 것이고, 255이면 흰색을 나타낸다. 그 중간의 값은 검정색과 흰색 사이의 회색을 나타낸다. 0부터 255 사이의 정숫값의 범위를 그레이스케일 범위^{grayscale level}라고도 부르며, 그림 1-8은 그레이스케일 값이 증가함에 따른 밝기의 변화를 보여준다. 그림 1-8 아래의 숫자는 화살표가 가리키는 위치의 밝기에 해당하는 그레이스케일 값이다.

영상은 픽셀이 바둑판처럼 균일한 격자 형태로 배열되어 있는 형태로 표현된다. 가로 크기가 M이고, 세로 크기가 N인 영상은 그림 1-9와 같이 나타낼 수 있다. 이 그림에서 영상의 가로 좌표는 0부터 M-1까지 증가하고, 세로 좌표는 0부터 N-1까지 증가한다. 이처럼 좌표를 표현할 때, 좌표 시작을 0부터 표현하는 방식을 0-기반^zero-based 표현이라고 부른다. 그림 1-9에서 주목해야 할 사항은 y축의 좌표가 위에서 아래쪽 방향으로 증가하고 있다는 사실이다. 이는 중·고등학교 때 배우는 직각 좌표계와는 반대 방향으로 y좌표가 증가하는 형태이다. 컴퓨터에서 영상을 표현하기에는 이처럼 y좌표가 아래쪽 방향으로 증가하는 좌표 체계가 더 적합하다.