7.3.1 언샤프 마스크 필터

샤프닝(sharpening)이란 영상을 날카로운 느낌이 나도록 변경하는 필터링 기법입니다. 날카로운 느낌의 영상이란 초점이 잘 맞은 사진처럼 객체의 윤곽이 뚜렷하게 구분되는 영상을 의미합니다. 이미 촬영된 사진을 초점이 잘 맞은 사진처럼 보이게끔 변경하려면 영상 에지 근방에서 픽셀 값의 명암비가 커지도록 수정해야 합니다.

샤프닝 기법과 관련해서 흥미로운 사실은 샤프닝을 구현하기 위해 블러링된 영상을 사용한다는 점입니다. 블러링이 적용되어 부드러워진 영상을 활용하여 반대로 날카로운 영상을 생성한다는 것이죠. 여기서 블러링이 적용된 영상, 즉 날카롭지 않은 영상을 언샤프(unsharp)하다고 말하기도 합니다. 이처럼 언샤프한 영상을 이용하여 역으로 날카로운 영상을 생성하는 필터를 언샤프 마스크 필터(unsharp mask filter)라고 합니다.

언샤프 마스크 필터링의 과정을 이해하기 위하여 그림 7-12를 살펴보겠습니다. 그림 7-12에서 가로축은 픽셀 좌표의 이동을 나타내며, 세로축은 픽셀 값을 나타냅니다. 그림 7-12(a)는 영상의 에지 부근에서 픽셀 값이 증가하는 모양을 나타낸 것입니다. 그림 7-12(b)에서 파란색 실선 그래프는 f(x, y)에 블러링을 적용한 결과를 나타내며, 이를 로 표기했습니다. 블러링된 결과와 원본 픽셀 값 변화를 비교해서 볼 수 있도록 그림 7-12(b)에 f(x, y)를 검은색 점선으로 함께 나타냈습니다. 그림 7-12(c)는 입력 영상 f(x, y)에서 블러링된 영상 를 뺀 결과이며, 이를 g(x, y)로 표기하였습니다. 즉, g(x, y)=f(x, y)- 입니다. g(x, y)는 입력 함수 값이 증가하기 시작하는 부분에서 음수 값을 가지고, 입력 함수 값 증가가 멈추는 부근에서 양수 값을 가집니다. 그러므로 입력 함수 f(x, y)에 g(x, y)를 더하면 에지가 강조된 함수가 생성됩니다. 즉, 그림 7-12(d)에서 h(x, y)=f(x, y)+g(x, y)가 샤프닝이 적용된 결과 영상입니다.