Gray Level Co-occurrence Matrix

1 개요

이미지 Gray Level Co-occurrence Matrix의 통계적 측정 값을 구하는 알고리즘입니다.

2 알고리즘 상세 설명

입력된 이미지의 Gray Level Co-occurrence Matrix를 생성한 후 해당 Matrix의 Energy, Correlation, Homogeneity, Contrast를 구합니다.

Gray Level Co-occurrence Matrix를 구하는 방향은 0, 45, 90, 135, Mean이 지원되며 Mean의 경우 나머지 4개의 방향의 합을 평균한 값이 됩니다.

알고리즘 입력 방향

Matrix의 통계적 측정 값을 구하는 식은 다음과 같습니다.

$$E = \sum_{i=0}^{n-1} \sum_{j=0}^{n-1} G(i, j)^2$$

$$Cor = \sum_{i=0}^{n-1} \sum_{j=0}^{n-1} \frac{G(i, j)[(i - \mu_i)(j - \mu_j)}{\sigma_i\sigma_j}$$

$$H = \sum_{i=0}^{n-1} \sum_{j=0}^{n-1} G(i, j)/(1 + (i - j)^2)$$

$$Con = \sum_{i=0}^{n-1} \sum_{j=0}^{n-1} G(i, j)(i - j)^2$$

$$\mu_i = \sum_{i=0}^{n-1} \sum_{j=0}^{n-1} i*G(i, j)$$

$$\mu_j = \sum_{i=0}^{n-1} \sum_{j=0}^{n-1} j*G(i, j)$$

$$\sigma_i = \sum_{i=0}^{n-1} \sum_{j=0}^{n-1} G(i, j)(i - \mu_i)^2$$

$$\sigma_j = \sum_{i=0}^{n-1} \sum_{j=0}^{n-1} G(i, j)(j - \mu_j)^2$$

• $E$: Energy
• $Cor$: Correlation
• $H$: Homogeneity
• $Con$: Contrast
• $G(i, j)$: 입력 Matrix의 i, j 값
• $n$: Gray Level

다중 채널의 경우 각 채널에 대하여 측정 값을 얻습니다.

알고리즘 동작 결과

Energy는 이미지의 균일함을 측정합니다. 이미지가 균일한 경우에는 1을 아닌 경우 1 이하의 값을 반환합니다.

Correlation은 어느 한 픽셀이 이웃 픽셀과의 상관관계가 있는지 측정하는 값입니다. -1에서 1의 값을 가집니다.

Homogeneity는 동질성을 표현하며 높은 경우 1에 가까운 값을 낮은 경우 0에 가까운 값을 반환합니다.

Contrast는 이웃 픽셀 간의 명함 대비를 반환하며 이미지가 균일한 경우 0을 반환합니다.

3 파라미터 설정 및 사용 방법

• 세팅 함수
  • SetGrayLevel
    • Gray Level을 설정합니다.
  • SetDirection
    • Matrix를 구하는 방향을 설정합니다.
    • EDirection_Degree0: 0 도
    • EDirection_Degree45: 45 도
    • EDirection_Degree90: 90 도
    • EDirection_Degree135: 135 도
    • EDirection_Mean: 모든 모드의 평균

4 예제 코드

// 알고리즘 객체 생성합니다.
CGrayLevelCooccurrenceMatrix GLCM;

// 이미지를 입력합니다.
CFLImage fliSourceImage;
GLCM.SetSourceImage(fliSourceImage);

// Gray Level 설정
int32_t i32GrayLevel;
GLCM.SetGrayLevel(i32GrayLevel);

// Matrix를 구하는 방향을 설정
CGrayLevelCooccurrenceMatrix::EDirection eDirection;
GLCM.SetDirection(eDirection);

// 알고리즘 실행
GLCM.Execute();

// Energy 반환
CFLArray<CFLArray<double>> flaEnergy;
GLCM.GetResultEnergy(flaEnergy);

// Correlation 반환
CFLArray<CFLArray<double>> flaCorrelation;
GLCM.GetResultCorrelation(flaCorrelation);

// Homogeneity 반환
CFLArray<CFLArray<double>> flaHomogeneity;
GLCM.GetResultHomogeneity(flaHomogeneity);

// Contrast 반환
CFLArray<CFLArray<double>> flaContrast;
GLCM.GetResultContrast(flaContrast);

// 알고리즘 객체 생성합니다.
CGrayLevelCooccurrenceMatrix GLCM = new CGrayLevelCooccurrenceMatrix();

// 이미지를 입력합니다.
CFLImage fliSourceImage = new CFLImage();
GLCM.SetSourceImage(ref fliSourceImage);

// Gray Level 설정
int i32GrayLevel;
GLCM.SetGrayLevel(i32GrayLevel);

// Matrix를 구하는 방향을 설정
CGrayLevelCooccurrenceMatrix.EDirection eDirection;
GLCM.SetDirection(eDirection);

// 알고리즘 실행
GLCM.Execute();

// Energy 반환
List<List<double>> flaEnergy = new List<List<double>>();
GLCM.GetResultEnergy(out flaEnergy);

// Correlation 반환
List<List<double>> flaCorrelation = new List<List<double>>();
GLCM.GetResultCorrelation(out flaCorrelation);

// Homogeneity 반환
List<List<double>> flaHomogeneity = new List<List<double>>();
GLCM.GetResultHomogeneity(out flaHomogeneity);

// Contrast 반환
List<List<double>> flaContrast = new List<List<double>>();
GLCM.GetResultContrast(out flaContrast);