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논문 기본 정보
- 자료유형
- 학위논문
- 저자정보
- 발행연도
- 2017
- 저작권
- 안양대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.
이용수3
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영상 회전은 영상 처리나 영상 패턴 인식에서 중요한 전처리 방법 중 하나이다. 임의의 영상을 회전시키기 위해서는 회전 행렬을 영상의 픽셀 마다 곱하는 회전 행렬(Matrix) 변환 방식과 이를 전단(Shearing) 행렬로 변환하여 성능을 개선한 3단계 전단 행렬 변환 방식이 사용되어 왔다. 그러나 이러한 기존의 방법은 대량의 삼각 함수 계산과 실수 연산을 필요로 하거나 계산 단계가 많아 수행 시간이 오래 걸리는 문제가 발생한다. 본 논문에서는 이 같은 두 가지 주요 지체 연산을 제거하고 계산 단계를 줄인 새로운 고속 영상 회전 알고리즘으로 증강된 2단계 전단 행렬에 의한 회전 변환 방식을 제안하였다. 우선 DDA 알고리즘을 응용하여 X축과 Y축을 기준으로 차례로 주어진 회전 각도에 해당하는 기울기 증분만큼 씩 이동시키는 2단계의 전단 변환을 수행하는 2단계 전단 행렬에 의한 회전 변환 알고리즘을 만들었다. 이 방식은 기존의 회전 행렬의 곱에 의한 회전 변환 알고리즘의 실수 곱셈과 반올림 연산을 이동 덧셈 연산으로 대체하여 연산 속도들 크게 향상시켰다. 그러나 2단계 전단(Shcaring) 회전 변환 알고리즘은 수행 속도는 빠르게 개선하였지만 영상의 찌그러짐 왜곡 현상이 발생되었다. 특히 기울기가 커지거나 영상이 회전 중심점에서 멀리 떨어질수록 왜곡 현상이 크게 나타났다. 이러한 영상의 찌그러짐 왜곡 현상은 2단계 전단 변환 시 1 차 이동된 결과 영상은 기준 축도 함께 이동하면서 빈 공간이 발생하는데 이 부분이 2차 이동에 영향을 미쳤기 때문이다. 이 같은 문제를 해결하기 위해 2차 이동시 원래의 X-Y 축 대신 1 차 변환 시 이동된 위치를 회선의 새로운 기준 축으로 하여 2단계 이동을 수행하는 고속회선 변환 알고리즘인 증강된 2단계 Shearing 회전 변환 알고리즘을 완성하였다. 또한 증강된 2단계 Shearing 회전 변환 알고리즘을 최신 병렬 처리 기술인 CUDA들 적용하여 병렬 처리들 수행함으로서 획기적인 속도 개선을 달성하였다. CUDA는 최근 널리 보급된 GPU를 이용한 대용량 병렬처리 계산 아키텍쳐이다. GPGPU는 그래픽 전용 프로세서이므로 화소 단위의 병렬처리에 탁월한 성능을 보인다. 따라서 화소 처리를 주로 하는 영상 처리 작업에 적합하다. 제안된 알고리즘의 성능을 평가하기 위해 기존의 회전 알고리즘과 함께 다양한 크키의 영상을 대상으로 처리 속도 및 회전 영상의 품질을 비교하는 실험을 하였다. 회전 영상의 품질에서는 제안된 알고리즘과 기존의 회전 변환 방식에 의한 영상이 차이가 없었지만, 실행 시간 비교 실험 결과에서는 제안된 알고리즘이 기존의 회전 행렬(Matrix) 변환 방식보다 처리 속도에서 8배 이상의 매우 우수한 성능을 보였다.
목차
제목 차례<표 차례><그림 차례><코드 차례>Abstract초록제 1 장 서론제 1 절 연구의 배경 및 목적(1) 연구 배경(2) 연구 목적제 2 절 관련 연구 동향(1) 기존의 행렬(Matrix) 변환에 의한 영상 회전(2) 3단계 Shearing 변환에 의한 영상 회전(3) DDA 알고리즘(4) 고성능 병렬프로그램 CUDA제 3 절 제안 모델제 4 절 연구의 범위 및 논문 구성(1) 연구의 범위(2) 논문 구성제 2 장 관련 연구제 1 절 디지털 영상의 이해(1) 아날로그 신호의 디지털 신호 변환(2) 2차원 아날로그 영상의 디지털 영상 변환(3) 디지털 영상의 종류(4) 선분의 래스터 변환(5) DDA 알고리즘제 2 절 행렬(Matrix) 변환에 의한 영상 회전(1) 화소 (Pixel) 단위의 회선(2) 행렬(Matrix) 변환 회전 처리 알고리즘(가) 영상의 회전(나) 알고리즘의 구성제 3 절 3단계 Shearing 변환에 의한 영상 회전(1) 3단계 Shearing 회전 변환(2) 알고리즘 구성제 4 절 CUDA를 이용한 병렬처리(1) GPU(2) GPGPU(3) CUDA제 5 절 소결론제 3 장 영상 회전 알고리즘의 고속화 및 병렬화제 1 절 디지털 영상 회전을 위한 전처리(1) 회색 조 (Gray level Image) 변환(2) 영상의 기울기 추출제 2 절 증강된 2단계 Shearing 회전 변환(1) DDA 알고리즘의 2차윈 영상 회전 응용(2) 2단계 Shearing 회전 변환 알고리즘(3) 2단계 Shearing 회전 변환에서의 왜곡 현상(4) 증강된 2단계 Shearing 회전 변환 알고리즘제 3 절 증강된 2단계 Shearing 회전 변환의 CUDA 적용(1) 증강된 2단계 Shearing 회전 변환 알고리즘의 최적화제 4 절 소결론제 4 장 실험 및 결과제 1 절 실험 환경 및 방법(1) 실험 환경(2) 실험 방법제 2 절 실험 결과 및 성능 평가(1) 연산횟수 비교(2) 회전 변환 결과 영상의 품질 비교(3) 실행시간 비교 실험(4) CUDA 실행 시간 비교제 5 장 결론 및 향후과제참고문헌
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