영상의 이진화는 기본적으로 영상의 각 픽셀 값을 이용합니다. 그레이스케일 영상에 대해 이진화를 수행하려면 영상의 픽셀 값이 특정 값보다 크면 255로 설정하고, 작으면 0으로 설정합니다. 이때 각 픽셀과의 크기 비교 대상이 되는 값을 임계값(threshold) 또는 문턱치라고 합니다. 임계값은 그레이스케일 범위인 0~255 사이의 정수를 지정할 수 있습니다. 영상의 이진화를 수식으로 표현하면 다음과 같습니다.
이 식에서 src와 dst는 각각 입력 영상과 출력 영상을 의미하고, T는 임계값입니다. 임계값은 사용자의 경험에 의해 임의로 지정하거나, 또는 영상의 특성을 분석하여 자동으로 결정할 수도 있습니다.
임계값은 영상의 이진화를 수행하는 목적에 따라 적절하게 결정해야 합니다. 그림 11-2는 하나의 입력 영상에 대하여 서로 다른 임계값을 사용하여 영상을 이진화한 결과를 보여 줍니다. 그림 11-2(a)는 혈액 속 세포를 촬영한 영상이며, 촬영된 세포 중에는 특정 약품에 의해 염색되어 검은색으로 관찰되는 세포도 있습니다. 이 영상의 히스토그램을 그림 11-2(b)에 나타냈습니다. 입력 영상에서 흰색 배경과 밝은 회색 세포 영역으로부터 두 개의 큰 분포가 형성되어 있고, 검은색으로 염색된 픽셀에 의한 분포가 미세하게 발견됩니다. 만약 임계값을 T1로 설정하여 이진화를 수행하면 그림 11-2(c)와 같이 염색된 세포 영역만 검은색으로 나타나는 이진 영상을 얻을 수 있습니다. 반면에 밝은 회색 분포와 흰색 배경 픽셀 분포 사이의 임계값 T2를 사용하여 이진화를 수행하면 그림 11-2(d)의 결과 영상을 얻게 되며, 이는 입력 영상에서 모든 세포 영역을 검출한 결과입니다. 이처럼 임계값을 어떻게 설정하는지에 따라 서로 다른 의미를 갖는 이진화 영상을 얻을 수 있습니다.
▲ 그림 11-2 서로 다른 임계값에 의한 영상의 이진화2