6.1.2 영상의 반전이란?

영상을 반전^Inverse시킨다는 것은 영상 내의 모든 픽셀 값을 하나하나 반전시킨다는 것과 동일한 의미이다. 그렇다면 픽셀 값을 반전시킨다는 것은 무슨 의미일까? 그레이스케일 영상에서 픽셀은 0~255 사이의 값을 가진다는 것은 이미 알고 있을 것이다. 0은 가장 어두운 검정색을 의미하고, 255는 가장 밝은 흰색을 의미한다. 픽셀 값을 반전하기 위해서는 0에 가까운 어두운 픽셀 값은 255에 가깝게 만들어주고, 255에 가까운 밝은 픽셀은 0에 가까운 픽셀 값으로 만들어주면 된다. 이를 수식으로 나타내면 다음과 같다.

g(x, y) = 255 - f (x, y)

위 식에서 f(x, y)는 입력 영상에서 (x, y) 좌표의 픽셀 값을 의미하고, g(x, y)는 반전 연산에 의해 생성되는 결과 영상의 픽셀 값을 의미한다. 위 수식을 영상의 모든 픽셀에 대하여 수행하면 영상이 반전된다.

그림 6-2는 영상의 반전 수식을 그래프로 나타낸 것이다. 그림 6-2의 그래프에서 x축이 입력 그레이스케일 값을 의미하고, y축은 출력 그레이스케일 값을 나타낸다. 그레이스케일 값에 대한 응답을 보여주는 것이므로 x, y축의 범위는 0부터 255까지만 나타내었다. 그래프에서 직선의 방정식이 y=255-x 형태로 표현될 수 있으므로, 입력 그레이스케일 값이 k라는 값을 가질 경우 출력 그레이스케일 값은 255-k로 계산된다. 영상 반전은 많은 영상 처리 알고리즘 중에서 가장 쉬운 이론 중의 하나이기 때문에 영상 처리 프로그래밍 시작을 위한 좋은 예제라고 생각한다.

그림 6-3은 실제 그레이스케일 영상에 대해 반전 연산을 수행한 결과이다. 마치 오래 전 네거티브 필름을 보는 것처럼 영상의 밝기가 반전되어 있는 것을 볼 수 있다.