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KR101667306B1 - Low-Complexity Topological Derivative-Based Image Segmentation Method and System - Google Patents

Low-Complexity Topological Derivative-Based Image Segmentation Method and System Download PDF

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KR101667306B1
KR101667306B1 KR1020150052330A KR20150052330A KR101667306B1 KR 101667306 B1 KR101667306 B1 KR 101667306B1 KR 1020150052330 A KR1020150052330 A KR 1020150052330A KR 20150052330 A KR20150052330 A KR 20150052330A KR 101667306 B1 KR101667306 B1 KR 101667306B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
image
cost function
segmentation image
segmentation
cost
Prior art date
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Active
Application number
KR1020150052330A
Other languages
Korean (ko)
Inventor
조충상
신화선
최병호
Original Assignee
전자부품연구원
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
Application filed by 전자부품연구원 filed Critical 전자부품연구원
Priority to KR1020150052330A priority Critical patent/KR101667306B1/en
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    • G06T7/0079

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  • Image Processing (AREA)

Abstract

Provided are TD-based low-complexity image segmentation method and a system thereof. An image segmentation method according to the present invention calculates cost by putting an original image and an updated segment image in a cost function. Filters which show calculators of the cost function are represented with at least one of bilateral and vertical symmetric matrixes. Thereby, high performance and low complexity can be processed with regard to image segmentation such as broadcasting, content production, and medical images.

Description

Topological Derivative 기반 저 복잡도 영상 세그먼테이션 방법 및 시스템{Low-Complexity Topological Derivative-Based Image Segmentation Method and System}[0001] The present invention relates to a low-complexity topological derivation-based image segmentation method and system,

본 발명은 영상 세그먼테이션에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 TD(Topological Derivative) 기반 영상 세그먼테이션 방법 및 시스템에 관한 것이다.
The present invention relates to image segmentation, and more particularly, to a method and system for image segmentation based on TD (Topological Derivative).

TD 기반 영상 세그먼테이션을 위해 사용되는 코스트 함수는 다음의 식으로 표현된다.The cost function used for TD-based image segmentation is expressed by the following equation.

Figure 112015036208818-pat00001
Figure 112015036208818-pat00001

위 코스트 함수는 디지털 도메인에서 다음과 같이 표현된다.The above cost function is expressed in the digital domain as follows.

Figure 112015036208818-pat00002
Figure 112015036208818-pat00002

Figure 112015036208818-pat00003
Figure 112015036208818-pat00004
Figure 112015036208818-pat00003
Figure 112015036208818-pat00004

Figure 112015036208818-pat00005
Figure 112015036208818-pat00005

Figure 112015036208818-pat00006
Figure 112015036208818-pat00006

위에서 알 수 있는 바와 같이, 코스트 함수에 이용되는 희소 행렬(sparse matrix)은 매우 복잡하며, 코스트 함수의 연산을 위해서는 많은 행렬 곱(×) 연산들이 요구되는 바, 코스트 계산은 매우 복잡해질 수 밖에 없다. 그리고, 이는 TD 기반 영상 세그먼테이션 속도를 저하시키는 요인으로 작용한다.
As can be seen from the above, the sparse matrix used for the cost function is very complicated and many matrix multiplication (x) operations are required for the operation of the cost function, so that the cost calculation is very complicated . And this is a factor to lower the TD-based image segmentation speed.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은, 성능 열화 없이 복잡도를 획기적으로 감소시킬 수 있는 TD 기반 영상 세그먼테이션 방법 및 시스템을 제공함에 있다.
SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a TD-based image segmentation method and system capable of drastically reducing complexity without deteriorating performance.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른, 영상 세그먼테이션 방법은, 원본 영상을 초기 세그먼테이션 영상으로 설정하는 단계; 세그먼테이션 영상을 업데이트 하는 단계; 원본 영상과 업데이트된 세그먼테이션 영상을 코스트 함수에 대입하여 코스트를 계산하는 단계; 및 계산된 코스트가 설정된 임계치 미만이면, 업데이트된 세그먼테이션 영상을 최종 세그먼테이션 영상으로 결정하는 단계;를 포함하고, 상기 코스트 함수를 구성하는 연산기들은, 상하 및 좌우 중 적어도 하나가 대칭인 필터들로 표현된다.According to an aspect of the present invention, there is provided an image segmentation method comprising: setting an original image as an initial segmentation image; Updating a segmentation image; Calculating a cost by substituting an original image and an updated segmentation image into a cost function; And determining that the updated segmentation image is a final segmentation image if the calculated cost is less than the set threshold value, and wherein the operators constituting the cost function are represented by filters that are symmetric with respect to at least one of up, down, left, and right .

그리고, 상기 코스트 함수를 구성하는 제1 연산기는, 중앙에 위치하는 계수를 제외한 모든 계수들이 동일한 필터로 표현될 수 있다.In the first operator that constitutes the cost function, all coefficients except the coefficient located at the center may be represented by the same filter.

또한, 상기 코스트 함수를 구성하는 제2 연산기는, 꼭지점에 위치하는 계수들이 동일하고, 중앙에 위치하는 계수를 제외한 나머지 계수들이 동일한 필터로 표현될 수 있다.In addition, the second operator that forms the cost function may have the same coefficients as those located at the vertices, and the remaining coefficients except for the coefficients located at the center may be represented by the same filter.

그리고, 상기 코스트 함수는, 행렬 곱 연산을 포함하지 않고, 컨볼루션(*) 연산 및 원소 간 곱(·) 연산 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.The cost function may include at least one of a convolution (*) operation and an inter-element multiplication (·) operation without including a matrix multiplication operation.

또한, 상기 코스트 함수는, 아래의 식으로 표현되고,Further, the cost function is expressed by the following equation,

Figure 112015036208818-pat00007
Figure 112015036208818-pat00007

KH와 MH는 상기 필터들일 수 있다.K H and M H may be the filters.

그리고, KH와 MH는 아래의 필터들로 표현될 수 있다.And, K H and M H can be expressed by the following filters.

Figure 112015036208818-pat00008
Figure 112015036208818-pat00008

Figure 112015036208818-pat00009
Figure 112015036208818-pat00009

또한, a1, C1, C2, C3은 양의 계수이고, a2는 음의 계수일 수 있다.Also, a 1 , C 1 , C 2 , and C 3 may be positive coefficients, and a 2 may be a negative coefficient.

한편, 본 발명의 다른 실시예에 따른, 영상 시스템은, 원본 영상을 입력 받는 입력부; 및 상기 입력부를 통해 입력된 상기 원본 영상을 초기 세그먼테이션 영상으로 설정하고, 세그먼테이션 영상을 업데이트 하며, 원본 영상과 업데이트된 세그먼테이션 영상을 코스트 함수에 대입하여 코스트를 계산하고, 계산된 코스트가 설정된 임계치 미만이면 업데이트된 세그먼테이션 영상을 최종 세그먼테이션 영상으로 결정하는 프로세서;를 포함하고, 상기 코스트 함수를 구성하는 연산기들은, 상하 및 좌우 중 적어도 하나가 대칭인 필터들로 표현된다.
According to another aspect of the present invention, an image system includes an input unit for receiving an original image; And setting the original image input through the input unit as an initial segmentation image, updating a segmentation image, substituting an original image and an updated segmentation image into a cost function to calculate a cost, and if the calculated cost is less than a preset threshold And a processor for determining an updated segmentation image as a final segmentation image, wherein the operators constituting the cost function are represented by filters whose at least one of up, down, left and right is symmetrical.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명의 실시예들에 따르면, 방송, 콘텐츠 제작, 의료 영상 등에 이용되는 영상 세그먼테이션에 대해, 높은 성능을 갖추면서 낮은 복잡도로 처리할 수 있다.As described above, according to the embodiments of the present invention, image segmentation used for broadcasting, content production, medical image, and the like can be processed with low complexity with high performance.

특히, 본 발명의 실시예들에 따르면, 기존의 기법 대비 복잡도를 획기적으로 감소시키면서도 성능 열화는 거의 없는 결과를 보였다.Particularly, according to the embodiments of the present invention, there is almost no degradation in performance while drastically reducing the complexity compared to the conventional technique.

또한, 본 발명의 실시예들에 따르면, 연산에 큰 저장공간을 필요로 하지 않으므로, 메모리가 상대적으로 작은 GPU들로 병렬 처리가 가능하므로, 영상 세그먼테이션 속도를 더욱 향상시킬 수 있게 된다.
In addition, according to the embodiments of the present invention, since a large storage space is not required for the calculation, the memory can be processed in parallel with relatively small GPUs, so that the image segmentation speed can be further improved.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 영상 세그먼테이션 방법의 설명에 제공되는 흐름도,
도 2는, 도 1에 도시된 영상 세그먼테이션 방법을 수행할 수 있는 영상 시스템의 블럭도,
도 3은, GPU에 의해 수행되는 절차들과 CPU에 의해 수행되는 절차들을 구분하여 나타낸 도면,
도 4는 CPU와 GPU의 원본 영상 처리하는 방식을 나타낸 도면,
도 5는 GPU에서 코스트 계산을 위해 이용되는 의사 코드를 나타낸 도면,
도 6은 세그먼테이션 성능 결과를 나타낸 도면,
도 7 내지 도 9는, 본 발명의 실시예에 따른 세그먼테이션 방법의 성능을 나타낸 표들이다.
FIG. 1 is a flow chart for explaining an image segmentation method according to an embodiment of the present invention;
FIG. 2 is a block diagram of an image system capable of performing the image segmentation method shown in FIG. 1,
FIG. 3 is a diagram showing the procedures performed by the GPU and the procedures performed by the CPU,
4 is a diagram showing a method of processing an original image of a CPU and a GPU,
5 is a diagram illustrating a pseudo code used for cost calculation in a GPU,
6 is a diagram showing a segmentation performance result,
7 to 9 are tables showing the performance of the segmentation method according to the embodiment of the present invention.

이하에서는 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

본 발명의 실시예에서는, TD(Topological Derivative) 기반으로, 기존의 방법 대비 복잡도를 획기적으로 낮출 수 있는 영상 세그먼테이션 방법을 제시한다.In the embodiment of the present invention, an image segmentation method based on TD (Topological Derivative) can dramatically reduce the complexity compared to the conventional method.

구체적으로, 본 발명의 실시예에 따른 영상 세그먼테이션 방법에서는, 기존 기법의 코스트 함수에서 사용되던 희소 행렬(Sparse Matrix)들을 작은 사이즈의 2D 필터들로 대체하고, 코스트 함수에서 사용되던 행렬 곱(×) 연산들을 컨볼루션(convolution) 연산과 원소 간 곱(element by element multiplication) 연산으로 대체한다.Specifically, in the image segmentation method according to the embodiment of the present invention, the sparse matrices used in the cost function of the existing technique are replaced with the 2D filters of the small size, and the matrix multiplication (x) Operations are replaced by convolution operations and element by element multiplication operations.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 영상 세그먼테이션 방법의 설명에 제공되는 흐름도이다.FIG. 1 is a flowchart illustrating an image segmentation method according to an exemplary embodiment of the present invention. Referring to FIG.

도 1에 도시된 바와 같이, 먼저, 원본 이미지(v)가 입력되면, 원본 이미지(v)를 산출하고자 하는 세그먼테이션 영상(u)의 초기 값으로 설정한다(S110).As shown in FIG. 1, when the original image v is input, the original image v is set as an initial value of the segmentation image u to be calculated (S110).

그리고, VPE(Variational Problem Equation)의 해(solution :

Figure 112015036208818-pat00010
)를 계산한다(S120). VPE는 다음의 수학식으로 표현된다.Then, the solution of the VPE (Variational Problem Equation)
Figure 112015036208818-pat00010
(S120). VPE is expressed by the following equation.

Figure 112015036208818-pat00011
Figure 112015036208818-pat00011

Figure 112015036208818-pat00012
Figure 112015036208818-pat00012

Figure 112015036208818-pat00013
Figure 112015036208818-pat00013

여기서, K는 DT(Diffusion Tensor)이고, β는 가중치(weight parameter)로 0~1 사이의 값이다. η은 약분으로 제거된다.Here, K is a Diffusion Tensor (DT), and? Is a weight parameter between 0 and 1. eta is removed as a weakening.

이후, TD(Topological Derivative: DT)를 계산한다(S130). TD(DT)는 다음의 수학식으로 표현된다.Then, TD (Topological Derivative: D T ) is calculated (S130). TD (D T ) is expressed by the following equation.

Figure 112015036208818-pat00014
Figure 112015036208818-pat00014

여기서, Ci는 세그먼테이션 영상(u)에 나타나는 세그먼트들의 종류를 나타낸다.Here, C i represents the kinds of segments appearing in the segmentation image u.

다음, TD(DT)를 소팅하고(S140), 소팅 결과를 이용하여 세그먼테이션 영상(u)의 픽셀 값들 중 일부를 변환하여, 세그먼테이션 영상(u)을 업데이트 한다(S150).Next, the sorting by the TD (D T) and using (S140), converts the result of sorting some of the pixel values of the segmentation image (u), updating the segmentation image (u) (S150).

구체적으로, S140단계에서는 세그먼테이션 영상(u)에서 임계값 보다 작은 음(-)의 TD(DT)를 갖는 픽셀들이 소팅되고, S150단계에서는 소팅된 픽셀들을 다른 값으로 변경한다.Specifically, in step S140, pixels having a negative (-) TD (D T ) smaller than the threshold value in the segmentation image u are sorted, and the sorted pixels are changed to different values in step S150.

이후, VPE의 해(

Figure 112015036208818-pat00015
), 원본 영상(v) 및 세그먼테이션 영상(u)을 코스트 함수에 대입하여 코스트를 계산한다(S160). 코스트 함수는 다음의 수학식으로 표현된다.Then, the solution of VPE (
Figure 112015036208818-pat00015
), The original image (v), and the segmentation image (u) to the cost function to calculate the cost (S160). The cost function is expressed by the following equation.

Figure 112015036208818-pat00016
Figure 112015036208818-pat00016

위 코스트 함수는 디지털 도메인에서 다음과 같이 표현된다.The above cost function is expressed in the digital domain as follows.

Figure 112015036208818-pat00017
Figure 112015036208818-pat00017

여기서, KH는 코스트 함수의 첫 번째 항인 평탄도(Smoothness Evaluation)를 나타내는 성분의 연산기(

Figure 112015036208818-pat00018
)이고, MH는 코스트 함수의 두 번째 항인 불일치도(Mismatch Evaluation)를 나타내는 성분의 연산기(
Figure 112015036208818-pat00019
)이다.Here, K H is an operator of the component representing the smoothness evaluation, which is the first term of the cost function (
Figure 112015036208818-pat00018
) And M H is the operator of the component representing the mismatch evaluation, which is the second term of the cost function (
Figure 112015036208818-pat00019
)to be.

이들은 다음과 같은 2D 필터들로 구현한다.These are implemented with the following 2D filters.

Figure 112015036208818-pat00020
Figure 112015036208818-pat00020

Figure 112015036208818-pat00021
Figure 112015036208818-pat00021

위에 제시된 바와 같이, KH는 필터를 구성하는 계수들이 상하 대칭(2행을 기분으로 대칭), 좌우 대치(2열을 기준으로 대칭), 대각 대칭(대각선을 기준으로 대칭)인 3×3 필터이다. 여기서, a1은 양의 필터 계수이고, a2는 음의 필터 계수이다. KH는 미분기의 성질을 갖는 필터이다. KH는 행렬의 중앙에 위치하는 필터 계수를 제외한 모든 필터 계수들이 동일하다.As shown above, K H is a 3 × 3 filter in which the coefficients constituting the filter are vertically symmetric (symmetrical with respect to two rows), left and right displaced (symmetrical with respect to two columns), diagonal symmetry (symmetrical with respect to diagonal) to be. Where a 1 is a positive filter coefficient, and a 2 is a negative filter coefficient. K H is a filter having the properties of a differentiator. K H are all the filter coefficients except for the filter coefficients located at the center of the matrix.

KH와 마찬가지로, MH도 필터를 구성하는 계수들이 상하 대칭(2행을 기분으로 대칭), 좌우 대치(2열을 기준으로 대칭), 대각 대칭(대각선을 기준으로 대칭)인 3×3 필터이다. C1, C2, C3은 모두 양의 필터 계수이다. MH는 적분기의 성질을 갖는 필터이다. MH는 꼭지점 부분[(1,1), 1.3), (3.1), (3.3)]에 위치하는 필터 계수들이 동일하고, 중앙에 위치하는 필터 계수의 상부(1,2), 하부(3,2), 좌측(2,1) 및 우측(2,3)에 위치하는 필터 계수들이 동일하다.Similarly to K H , the coefficients constituting the M H filter are divided into 3 × 3 filters (symmetric with respect to the diagonal), left and right substitution (symmetrical with respect to the second row), and diagonal symmetry to be. C 1 , C 2 , and C 3 are both positive filter coefficients. M H is a filter with the properties of an integrator. M H is the vertex part [(1, 1), 1.3), (3.1), (3.3) filter coefficients are the same, the upper part of the filter coefficient which is located at the center (1,2) which is located in the lower (3, 2), the filter coefficients located on the left (2,1) and right (2,3) are the same.

또한, 위 코스트 함수는, 행렬 곱(×) 연산을 포함하지 않으며, 컨볼루션(*) 연산과 원소 간 곱(·) 연산으로 표현된다는 점에서, 복잡도가 현저하게 줄어들 것임을 예측할 수 있다.In addition, it can be predicted that the above cost function will be significantly reduced in that the above cost function does not include a matrix multiplication (×) operation but is expressed by a convolution (*) operation and an inter-element multiplication (·) operation.

S160단계에서 계산된 코스트가 설정된 임계치 미만인 경우(S170-Y), S150단계에서 업데이트된 세그먼테이션 영상(u)을 최종 세그먼테이션 영상으로 결정한다(S180).If the cost calculated in step S160 is less than the set threshold (S170-Y), the updated segmentation image u is determined as the final segmentation image in step S150 (step S180).

하지만, S160단계에서 계산된 코스트가 설정된 임계치 이상인 경우(S170-N), 적정의 세그먼테이션 영상(u)을 찾기 위해 S120단계부터 재수행한다.However, if the cost calculated in step S160 is equal to or greater than the preset threshold value (S170-N), the process is resumed from step S120 to find a proper segmentation image u.

도 2는, 도 1에 도시된 영상 세그먼테이션 방법을 수행할 수 있는 영상 시스템의 블럭도이다. 도 2에 도시된 바와 같이, 영상 시스템은, 영상 입력부(110), 프로세서(120) 및 영상 출력부(150)를 포함한다.2 is a block diagram of an image system capable of performing the image segmentation method shown in FIG. As shown in FIG. 2, the image system includes an image input unit 110, a processor 120, and an image output unit 150.

영상 입력부(110)는 원본 영상(v)을 프로세서(120)에 제공한다. 영상 입력부(110)는 원본 영상(v)을 저장하고 있는 저장매체나 외부 기기나 네트워크로부터 원본 영상(v)을 수신하는 통신 인터페이스이다.The video input unit 110 provides the original video v to the processor 120. [ The video input unit 110 is a communication interface for receiving an original video v from a storage medium storing an original video v or an external device or network.

프로세서(120)는 영상 입력부(110)로부터 입력되는 원본 영상(v)을 세그먼테이션 하기 위한 도 1의 절차를 수행한다. 영상 출력부(150)는 프로세서(120)로부터 인가되는 세그먼테이션 영상을 디스플레이를 통해 출력하거나, 외부 기기나 네트워크에 전달하기 위한 수단이다.The processor 120 performs the procedure of FIG. 1 for segmenting the original image v input from the image input unit 110. FIG. The image output unit 150 is a means for outputting the segmentation image applied from the processor 120 through a display or transmitting the segmentation image to an external device or a network.

프로세서(120)에는 GPU(130)와 CPU(140)가 포함된다. 도 3에는, 도 1에 도시된 절차들 중 GPU(130)에 의해 수행되는 절차들과 CPU(140)에 의해 수행되는 절차들이 구분되어 표시되어 있다.The processor 120 includes a GPU 130 and a CPU 140. In FIG. 3, the procedures performed by the GPU 130 and the procedures performed by the CPU 140 among the procedures shown in FIG. 1 are separately shown.

또한, 도 4에는 CPU(140)와 달리, GPU(130)가 원본 영상을 분할하여 병렬 처리하는 방식을 나타내었다. 또한, 도 5에는 GPU(130)에서 코스트 계산을 위해 이용되는 의사 코드(Pseudo Code)를 나타내었다.4, the GPU 130 divides the original image and performs parallel processing, unlike the CPU 140. [ In addition, FIG. 5 shows a pseudo code used for the cost calculation in the GPU 130.

도 6은 세그먼테이션 성능 결과를 나타낸 도면이다. 도 6에서, (a)와 (e)는 원본 MRI 영상이고, (b)와 (f)는 기존의 희소 행렬을 이용한 세그먼테이션 결과이며, (c)와 (g)는 본 발명의 실시예에 따른 세그먼테이션을 CPU만으로 수행한 결과이고, (d)와 (h)는 본 발명의 실시예에 따른 세그먼테이션을 CPU+GPU(즉, 병렬 처리)로 수행한 결과이다.6 is a diagram showing a segmentation performance result. 6 (a) and 6 (e) are original MRI images, (b) and (f) are segmentation results using a conventional sparse matrix, and (c) and (g) (D) and (h) are the results of performing the segmentation according to the embodiment of the present invention by CPU + GPU (i.e., parallel processing).

도 7에 제시된 표에 나타난 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 세그먼테이션 방법의 복잡도는 기존 방식에 따른 세그먼테이션 방법의 복잡도에 비해, 현저하게 감소되었음을 확인할 수 있다.As shown in the table shown in FIG. 7, it can be seen that the complexity of the segmentation method according to the embodiment of the present invention is remarkably reduced as compared with the complexity of the segmentation method according to the existing method.

또한, 도 8에 제시된 표에 나타난 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 세그먼테이션 방법은 기존 방식에 따른 세그먼테이션 방법과 세그먼테이션 결과에 있어 큰 차이를 보이지 않았다.Also, as shown in the table shown in FIG. 8, the segmentation method according to the embodiment of the present invention shows no significant difference in the segmentation method and the segmentation result according to the existing method.

아울러, 도 9에 제시된 표에 나타난 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따르더라도, 세그먼테이션을 CPU만으로 수행하는 것보다, CPU+GPU(즉, 병렬 처리)로 수행하는 것이 계산 속도가 훨씬 빠르다는 것을 확인할 수 있다.Further, as shown in the table shown in FIG. 9, it can be seen that the computation speed is much faster to perform with CPU + GPU (i.e., parallel processing) than to perform segmentation with CPU alone Can be confirmed.

지금까지, TD 기반 저 복잡도 영상 세그먼테이션 방법에 대해 바람직한 실시예를 들어 상세히 설명하였다.Up to now, a TD-based low complexity image segmentation method has been described in detail with a preferred embodiment.

위 실시예에서는, 의료 영상을 세그먼테이션하는 것을 상정하였는데, 그 밖의 다른 영상(예를 들면, 방송 영상, 카메라 영상)에 대해서도 본 발명의 기술적 사상이 적용될 수 있음은 물론이다.Although it has been assumed in the above embodiment that the medical image is segmented, it goes without saying that the technical idea of the present invention can also be applied to other images (for example, a broadcast image and a camera image).

또한, 이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어져서는 안될 것이다.
While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments, but, on the contrary, It will be understood by those skilled in the art that various changes in form and detail may be made therein without departing from the spirit and scope of the present invention.

110 : 영상 입력부
120 : 프로세서
130 : GPU
140 : CPU
150 : 영상 출력부
110:
120: Processor
130: GPU
140: CPU
150: Video output unit

Claims (8)

원본 영상을 초기 세그먼테이션 영상으로 설정하는 단계;
세그먼테이션 영상을 업데이트 하는 단계;
원본 영상과 업데이트된 세그먼테이션 영상을 코스트 함수에 대입하여 코스트를 계산하는 단계; 및
계산된 코스트가 설정된 임계치 미만이면, 업데이트된 세그먼테이션 영상을 최종 세그먼테이션 영상으로 결정하는 단계;를 포함하고,
상기 코스트 함수를 구성하는 연산기들은,
상하 및 좌우 중 적어도 하나가 대칭인 필터들로 표현되는 것을 특징으로 하는 영상 세그먼테이션 방법.
Setting an original segmentation image as an initial segmentation image;
Updating a segmentation image;
Calculating a cost by substituting an original image and an updated segmentation image into a cost function; And
Determining an updated segmentation image as a final segmentation image if the calculated cost is less than the set threshold,
The arithmetic operators constituting the cost function,
Wherein at least one of up, down, left and right is represented by symmetric filters.
청구항 1에 있어서,
상기 코스트 함수를 구성하는 제1 연산기는,
중앙에 위치하는 계수를 제외한 모든 계수들이 동일한 필터로 표현되는 것을 특징으로 하는 영상 세그먼테이션 방법.
The method according to claim 1,
The first operator, which constitutes the cost function,
Wherein all coefficients except for the coefficients located at the center are expressed by the same filter.
청구항 1에 있어서,
상기 코스트 함수를 구성하는 제2 연산기는,
꼭지점에 위치하는 계수들이 동일하고,
중앙이나 꼭지점에 위치하는 계수들을 제외한 나머지 계수들이 동일한 필터로 표현되는 것을 특징으로 하는 영상 세그먼테이션 방법.
The method according to claim 1,
The second operator, which constitutes the cost function,
The coefficients located at the vertices are the same,
Wherein coefficients except for the coefficients located at the center or the vertex are expressed by the same filter.
청구항 1에 있어서,
상기 코스트 함수는,
행렬 곱 연산을 포함하지 않고,
컨볼루션(*) 연산 및 원소 간 곱(·) 연산 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 영상 세그먼테이션 방법.
The method according to claim 1,
The cost function includes:
Without including matrix multiplication,
A convolution (*) operation and an inter-element multiplication (·) operation.
청구항 4에 있어서,
상기 코스트 함수는, 아래의 식으로 표현되고,
Figure 112016036812438-pat00022

ψ'(Ω)는 상기 코스트 함수이고,
Figure 112016036812438-pat00034
는 VPE(Variational Problem Equation)의 해이며,
v는 원본 영상이고,
u는 세그먼테이션 영상이며,
KH와 MH는 상기 필터들이고,
N×M은 필터 사이즈인 것을 특징으로 하는 영상 세그먼테이션 방법.
The method of claim 4,
The cost function is expressed by the following equation,
Figure 112016036812438-pat00022

ψ '(Ω) is the cost function,
Figure 112016036812438-pat00034
Is the solution of VPE (Variational Problem Equation)
v is the original video,
u is a segmentation image,
K H and M H are said filters,
And N x M is a filter size.
청구항 5에 있어서,
KH와 MH는 아래의 필터들로 표현되는 것을 특징으로 하는 영상 세그먼테이션 방법.
Figure 112015036208818-pat00023

Figure 112015036208818-pat00024

The method of claim 5,
K H and M H are expressed by the following filters.
Figure 112015036208818-pat00023

Figure 112015036208818-pat00024

청구항 6에 있어서,
a1, C1, C2, C3은 양의 계수이고,
a2는 음의 계수인 것을 특징으로 하는 영상 세그먼테이션 방법.
The method of claim 6,
a 1 , C 1 , C 2 , C 3 are positive coefficients,
and a 2 is a negative coefficient.
원본 영상을 입력 받는 입력부; 및
상기 입력부를 통해 입력된 상기 원본 영상을 초기 세그먼테이션 영상으로 설정하고, 세그먼테이션 영상을 업데이트 하며, 원본 영상과 업데이트된 세그먼테이션 영상을 코스트 함수에 대입하여 코스트를 계산하고, 계산된 코스트가 설정된 임계치 미만이면 업데이트된 세그먼테이션 영상을 최종 세그먼테이션 영상으로 결정하는 프로세서;를 포함하고,
상기 코스트 함수를 구성하는 연산기들은,
상하 및 좌우 중 적어도 하나가 대칭인 필터들로 표현되는 것을 특징으로 하는 영상 시스템.
An input unit for receiving an original image; And
The method includes setting the original image input through the input unit as an initial segmentation image, updating a segmentation image, substituting an original image and an updated segmentation image into a cost function to calculate a cost, and if the calculated cost is less than a set threshold, And determining the segmentation image as a final segmentation image,
The arithmetic operators constituting the cost function,
Wherein at least one of up, down, left and right is represented by symmetrical filters.
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