Entropy 기반의 Weighted FCM 알고리즘을 이용한 컬러 영상 Multi-level thresholding

오준택,곽현욱,김욱현,Oh, Jun-Taek,Kwak, Hyun-Wook,Kim, Wook-Hyun 대한전자공학회 2005 電子工學會論文誌-SP (Signal processing) Vol.42 No.6

This paper proposes a multi-level thresholding method using weighted FCM(Fuzzy C-Means) algorithm in color image. FCM algerian determines a more optimal thresholding value than the existing methods and can extend to multi-level thresholding. But FCM algerian is sensitive to noise because it doesn't include spatial information. To solve the problem, we can remove noise by applying a weight based on entropy that is obtained from neighboring pixels to FCM algerian. And we determine the optimal cluster number by using within-class distance in code image based on the clustered pixels of each color component. In the experiments, we show that the proposed method is more tolerant to noise and is more superior than the existing methods. 본 논문은 weighted FCM(Fuzzy C-Means) 알고리즘을 적용한 컬러 영상 multi-level thresholding을 제안한다. FCM 알고리즘은 기존의 thresholding 방법들과 달리 최적의 임계치를 결정할 수 있으며 multi-level thresholding으로의 확장이 가능하다. 그러나 공간정보를 포함하고 있지 않기 때문에 잡음 등에 민감하다는 단점을 가진다. 본 논문은 이러한 단점을 해결하기 위해서 이웃 화소들로부터 얻은 entropy 기반의 가중치(weight)를 FCM 알고리즘에 적용함으로써 잡음의 제거가 가능하다. 그리고 각 색상별 성분의 군집 화소들을 기반으로 생성한 코드 영상에 대해서 군집 내부의 거리값을 이용하여 최적의 군집수를 결정한다. 실험에서 제안한 방법이 기존의 방법들보다 잡음에 대해서 강건하며 우수한 분할 성능을 보였다.

지역적 엔트로피 기반 전이 영역에서 퍼지 클러스터링 알고리즘을 이용한 Multi-Level Thresholding

오준택,김보람,김욱현,Oh, Jun-Taek,Kim, Bo-Ram,Kim, Wook-Hyun 한국정보처리학회 2005 정보처리학회논문지B Vol.12 No.5

본 논문은 전이 영역에서 퍼지 클러스터링 알고리즘을 이용한 multi-level thresholding 방법을 제안한다. 대부분의 임계치 기반 영상 분할은 영상의 히스토 그램 분포를 기반으로 임계치를 결정한다. 그러므로 많은 처리시간과 기억공간을 요구할 뿐만 아니라 복잡하고 무분별한 히스토 그램 분포를 가지는 실영상에서의 임계치 결정에는 어려움이 있다. 본 논문에서는 영상의 대표적인 성분들로 구성된 전이 영역을 추출한 후 퍼지 클러스터링 알고리즘에 의해 최적의 임계치를 결정한다. 전이 영역을 추출하기 위해 이용되는 지역적 엔트로피는 잡음에 강건하며 영상에 내재된 정보를 잘 표현한다는 특성을 가진다. 그리고 퍼지 클러스터링 알고리즘은 복잡하고 무분별한 분포의 실영상에 대해서도 정확히 임계치를 설정할 수 있으며 multi-level thresholding으로 쉽게 확장이 가능하다. 다양한 실영상을 대상으로 실험한 결과, 제안한 방법이 기존의 방법보다 향상된 성능을 가짐을 보였다. This paper proposes a multi-level thresholding method for image segmentation using fuzzy clustering algorithm in transition region. Most of threshold-based image segmentation methods determine thresholds based on the histogram distribution of a given image. Therefore, the methods have difficulty in determining thresholds for real-image, which has a complex and undistinguished distribution, and demand much computational time and memory size. To solve these problems, we determine thresholds for real-image using fuzzy clustering algorithm after extracting transition region consisting of essential and important components in image. Transition region is extracted based on Inか entropy, which is robust to noise and is well-known as a tool that describes image information. And fuzzy clustering algorithm can determine optimal thresholds for real-image and be easily extended to multi-level thresholding. The experimental results demonstrate the effectiveness of the proposed method for performance.

획 정보를 이용한 한글문자와 펜 제스처 인식 시스템의 설계 및 구현

오준택,김욱현,Oh, Jun-Taek,Kim, Wook-Hyun 한국정보처리학회 2002 정보처리학회논문지B Vol.9 No.6

본 논문은 멀티미디어 단말기, PDA등에 적용할 목적으로 획 정보를 이용한 한글문자와 펜 제스처 인식 시스템을 설계 및 구현한다. 한글문자 인식은 다양한 필체 유형을 수용하기 위해 한글의 특성정보와 획 정보 등을 기반으로 구축한 한글데이터베이스를 이용하며 빠른 자소분리를 수행하기 위해서 획간의 위치정보를 이용한 순차적 자소분리와 자소를 이루는 획 수의 변경에 의한 백트래킹 자소분리를 이용한다. 펜 제스처 인식은 정의한 15가지 유형의 펜 제스처에 대해서 민감한 획 정보가 아닌 획 내의 교차수, 방향변화, 방향벡터, 방향코드의 개수, 위치관계, 획에 대한 시작점과 끝점간의 거리 비율정보 등을 분류특징으로 이용함으로써 강건한 인식과 빠른 처리속도를 가진다. 제안한 방법에 의해 구현한 인식 시스템은 실시간으로 수행하며 실험결과, 높은 인식률과 빠른 처리속도를 보였다. The purpose of this paper is a design and implementation for korean character and pen-gesture recognition system in multimedia terminal, PDA and etc, which demand both a fast process and a high recognition rate. To recognize writing-types which are written by various users, the korean character recognition system uses a database which is based on the characteristic information of korean and the stroke information Which composes a phoneme, etc. In addition. it has a fast speed by the phoneme segmentation which uses the successive process or the backtracking process. The pen-gesture recognition system is performed by a matching process between the classification features extracted from an input pen-gesture and the classification features of 15 pen-gestures types defined in the gesture model. The classification feature is using the insensitive stroke information. i.e., the positional relation between two strokes. the crossing number, the direction transition, the direction vector, the number of direction code. and the distance ratio between starting and ending point in each stroke. In the experiment, we acquired a high recognition rate and a fart speed.

클러스터링 알고리즘의 후처리 방안과 분할된 영역들의 분류에 대한 연구

오준택,김보람,김욱현,Oh, Jun-Taek,Kim, Bo-Ram,Kim, Wook-Hyun 한국정보처리학회 2009 정보처리학회논문지B Vol.16 No.1

클러스터링 알고리즘은 영역들간의 공간정보를 고려하지 않고 사전에 정의된 수만큼의 군집들로 분할하기 때문에 영상의 과분할을 유발하며, 이에 실제적인 응용분야에 적용하기에는 어려움이 존재한다. 본 논문에서는 클러스터링 알고리즘에 의해 획득한 군집들을 대상으로 보다 나은 분할결과를 획득하기 위한 후처리 방안으로, 비동질적인 군집의 재분류와 베이시안 알고리즘에 의한 유사영역의 합병알고리즘을 제안한다. 먼저, 클러스터링 알고리즘에 의해 분할된 영상의 군집들에 대해서 가장 비동질적인 군집을 선택하여 이를 나머지 군집들 중 하나로 재분류하며, 최소평균내부거리값에 의해 결정된 군집수만큼 반복적으로 수행된다. 그리고 여전히 존재하는 유사한 인접영역들을 제거하기 위해서 영역간의 Kullbeck-Leibler 거리값을 기반으로 베이시안 알고리즘을 이용한 영역 합병을 수행한다. 마지막으로, 제안한 방법의 유효함을 검증하기 위한 목적으로, 분할된 영역들의 우세컬러와 텍스처 정보를 기반으로 하는 SVM(support vector machine) 기반 영역분류시스템을 설계한다. 실험결과, 제안한 방법은 다양한 실험영상들에 대해서 단계별 더 나은 성능을 보였으며, 분할된 영역들의 분류에서도 효과적인 결과를 보여 제안방법의 유효함을 확인하였다. Some clustering algorithms have a problem that an image is over-segmented since both the spatial information between the segmented regions is not considered and the number of the clusters is defined in advance. Therefore, they are difficult to be applied to the applicable fields. This paper proposes the new post-processing methods, a reclassification of the inhomogeneous clusters and a region merging using Baysian algorithm, that improve the segmentation results of the clustering algorithms. The inhomogeneous cluster is firstly selected based on variance and between-class distance and it is then reclassified into the other clusters in the reclassification step. This reclassification is repeated until the optimal number determined by the minimum average within-class distance. And the similar regions are merged using Baysian algorithm based on Kullbeck-Leibler distance between the adjacent regions. So we can effectively solve the over-segmentation problem and the result can be applied to the applicable fields. Finally, we design a classification system for the segmented regions to validate the proposed method. The segmented regions are classified by SVM(Support Vector Machine) using the principal colors and the texture information of the segmented regions. In experiment, the proposed method showed the validity for various real-images and was effectively applied to the designed classification system.

영역정보기반의 유전자알고리즘을 이용한 텍스트 후보영역 검출

오준택(Jun-Taek Oh),김욱현(Wook-Hyun Kim) 대한전자공학회 2008 電子工學會論文誌-SP (Signal processing) Vol.45 No.6

본 논문은 화소 단위의 정보가 아닌 분할된 영역들의 정보를 기반으로 유전자 알고리즘을 이용한 텍스트 후보영역 검출방안을 제안한다. 먼저, 영상분할을 수행하기 위해 색상별 화소분류와 비동질적인 군집의 감소를 위한 영역 단위의 재분류 알고 리즘을 수행한다. 색상별 화소분류에 이용되는 EWFCM(Entropy-based Weighted Fuzzy C-Means) 알고리즘은 공간정보를 추가한 개선된 FCM 알고리즘으로써, 잡음에 강건한 특징을 가진다. EWFCM 알고리즘에 의해 분류된 화소들의 군집정보를 기반으로 수행되는 영역 단위의 재분류는 화소나 군집 단위의 재분류에 비해 효과적으로 영상에 존재하는 비동질적인 군집들을 감소시킬 수 있다. 그리고 텍스트 후보영역 검출은 분할된 영역들로부터 추출한 방향성 에지 성분에 대한 분산값 및 에너지, 크기, 개수 등의 정보를 기반으로 유전자알고리즘에 의해 수행된다. 이는 화소 단위의 정보를 이용한 방법보다 더 명확한 텍스트 영역정보를 획득할 수 있으며, 향후 자동문자인식에서 좀 더 손쉽게 이용될 수 있다. 실험 결과 제안한 분할방법은 기존 방법이나 화소나 군집 기반의 재분류보다 좋은 결과를 보였으며, 텍스트 후보영역 검출에서도 화소 단위의 정보를 이용한 기존 방법보다 더 좋은 결과를 보여 제안방법의 유효성을 확인하였다. This paper proposes a new text candidate region detection method that uses genetic algorithm based on information of the segmented regions. In image segmentation, a classification of the pixels at each color channel and a reclassification of the region-unit for reducing inhomogeneous clusters are performed. EWFCM(Entropy-based Weighted C-Means) algorithm to classify the pixels at each color channel is an improved FCM algorithm added with spatial information, and therefore it removes the meaningless regions like noise. A region-based reclassification based on a similarity between each segmented region of the most inhomogeneous cluster and the other clusters reduces the inhomogeneous clusters more efficiently than pixel- and cluster-based reclassifications. And detecting text candidate regions is performed by genetic algorithm based on energy and variance of the directional edge components, the number, and a size of the segmented regions. The region information-based detection method can singles out semantic text candidate regions more accurately than pixel-based detection method and the detection results will be more useful in recognizing the text regions hereafter. Experiments showed the results of the segmentation and the detection. And it confirmed that the proposed method was superior to the existing methods.

실영상에서 형태 정보와 에지 영상을 이용한 교통 표지판 인식

오준택(Jun-Taek Oh),김보람(Bo-Ram Kim),곽현욱(Hyun-Wook Kwak),김욱현(Wook-Hyun Kim) 한국정보과학회 영남지부 2004 한국정보과학회 영남지부 학술발표논문집 Vol.12 No.1

본 논문은 실영상에서 형태 정보와 에지 영상을 이용한 교통 표지판 영역 추출 및 인식 방법을 제안한다. 화소의 RGB 색상비를 이용하여 생성한 이진 영상에서 connected component 알고리듬에 의해 분할된 후보 영역들을 대상으로 형태 정보인 XY축 대칭성을 기반으로 교통 표지판 영역을 추출한다. 그리고 추출된 교통 표지판 영역의 에지 영상에서 추출한 수평-수직 투영(XY projection), 모멘트(moment), 동심 원형 패턴 및 8방향 광선과 에지와의 거리 및 교차점의 개수 등의 형태 정보를 기반으로, 사전에 구축한 데이터베이스와의 유사도 측정에 의해 인식을 수행한다. 다양한 실영상을 대상으로 실험한 결과, 본 방법이 빛이나 날씨 조건 등의 외부 환경에 강건하게 추출 및 인식함을 보인다.

비동질적 군집의 재분류와 베이시안 기반 영역 합병에 의한 영상 분할

오준택(Jun-Taek Oh),김보람(Bo-Ram Kim),김욱현(Wook-Hyun Kim) 대한전자공학회 2006 대한전자공학회 학술대회 Vol.2006 No.11

This paper proposes region-based reclassification and merging for obtaining better results with preventing over-segmentation in segmenting an image by multi-level thresholding. Region-based reclassification reclassifies the regions existing in inhomogeneous clusters to the other clusters by a similarity. And similar regions that still remain in an image are merged by Kullback-Leibler distance-based Bayesian algorithm. Experiments demonstrate that the proposed method produces better segmentation results despite having less number of clusters and regions.

Alcaligenes 균주를 이용한 PHB 의 합성과 추출

서정귀,오준택,김우식 ( Jeoung Kwi Seo,Jun Taek Oh,Woo Sik Kim ) 한국화학공학회 1995 화학공학의이론과응용 Vol.1 No.2

실영상에서 형태 정보와 에지 영상을 이용한 교통 표지판 영역 추출과 인식

곽현욱,오준택,김욱현,Kwak, Hyun-Wook,Oh,Jun-Taek,Kim, Wook-Hyun 한국정보처리학회 2004 정보처리학회논문지B Vol.11 No.2

본 논문은 실영상에서 형태 정보와 에지 영상을 이용한 교통 표지판 영역 추출 및 인식 방법을 제안한다. 화소의 RGB 색상비를 이용하여 생성한 이진 영상에서 connected component 알고리듬에 의해 분할된 후보 영역들을 대상으로 형태 정보인 XY축 대칭성을 기반으로 교통 표지판 영역을 추출한다. 만약 후보 영역이 검출되지 않을 경우, 히스토그램 평활화에 의해 대비를 향상함으로써 영역 추출이 가능하다. 그리고 교통 표지판 영역의 에지 영상에서 추출한 수평-수직 투영(XY projection). 모멘트(moment), 동심원형 패턴 및 8 방향 광선과 에지와의 거리 및 교차점의 개수 등의 형태 정보를 기반으로, 사전에 구축한 데이터베이스와의 유사도 측정에 의해 인식을 수행한다. 다양한 실영상을 대상으로 실험한 결과, 본 방법이 빛이나 날씨 조건 등의 외부 환경에 강건하게 추출 및 인식함을 보인다. This study proposes a method for segmentation and recognition of traffic signs using shape information and edge image in real image. It first segments traffic sign candidate regions by connected component algorithm from binary images, obtained by utilizing the RGB color ratio of each pixel in the image, and then extracts actual traffic signs based on their symmetries on X- and Y-axes. Histogram equalization is performed for unsegmented candidate regions caused by low contrast in the image. In the recognition stage, it utilizes shape information including projection profiles on X- and Y-axes, moment, and the number of crossings and distance which concentric circular patterns and 8-directional rays from region center intersects with edges of traffic signs. It finally performs recognition by measuring similarity with the templates in the database. It will be shown from several experimental results that the system is robust to environmental factors, such as light and weather condition.

지역적 엔트로피와 텍스처의 주성분 분석을 이용한 문서영상의 분할 및 구성요소 분류

김보람,오준택,김욱현,Kim, Bo-Ram,Oh, Jun-Taek,Kim, Wook-Hyun 한국정보처리학회 2009 정보처리학회논문지B Vol.16 No.5

A new algorithm in order to classify various contents in the image documents, such as text, figure, graph, table, etc. is proposed in this paper by classifying contents using texture-based PCA, and by segmenting document images using local entropy-based histogram. Local entropy and histogram made the binarization of image document not only robust to various transformation and noise, but also easy and less time-consuming. And texture-based PCA algorithm for each segmented region was taken notice of each content in the image documents having different texture information. Through this, it was not necessary to establish any pre-defined structural information, and advantages were found from the fact of fast and efficient classification. The result demonstrated that the proposed method had shown better performances of segmentation and classification for various images, and is also found superior to previous methods by its efficiency. 본 논문은 지역적 엔트로피 기반의 히스토그램을 이용한 문서영상의 분할과 텍스처 기반의 주성분 분석을 이용한 구성요소인 글자, 그림, 그래프 등의 구성요소 분류방안을 제안한다. 지역적 엔트로피와 히스토그램을 이용함으로써 문서영상의 다양한 변형이나 잡음에 강건하며 빠르고 손쉬운 이진화가 가능하다. 그리고 문서영상 내 존재하는 구성요소들이 각기 다른 텍스처 정보를 가지고 있다는 것에 착안하여 각 분할 영역의 텍스처 정보를 기반으로 주성분분석을 수행하였으며 이를 통해 사전에 구성요소들에 대한 구조정보를 설정할 필요가 없다는 장점을 가진다. 실험결과에서 다양한 문서영상의 분할 및 분류결과를 보였으며, 기존 방법보다 우수한 성능을 가져 그 유효함을 보였다.