조용현의 천체사진 |웹 캠 촬영 동영상 이미지처리

Techniques.

Techniques of My Works

4. 웹 캠으로 촬영한 동영상 이미지 처리

1. 동영상 이미지 처리의 개요

웹캠으로 촬영한 동영상파일(avi)은 초당 프레임 수의 설정에 따라 정지화상으로 추출했을 때 정지화상의 장수와 화질이 달라진다. 따라서 프레임 수는 촬영 대상에 따라서 경험으로 얻어진 최적의 수를 설정해야한다. 너무 프레임수가 많으면 화질이 떨어지고 프레임수가 적으면 촬영시간을 늘려야하는 점에서 조정이 필요한 것이다.

동영상 이미지 처리 프로그램으로는 ‘레지스탁스’ 라는 것을 주로 이용하는데 그 원리는 동영상파일에서 정지영상을 추출한 다음 각각의 정지영상들을 기준을 설정하여 정렬한 후 한 장의 이미지로 압축하는 것이다.

프로그램은 각 단계별로 좋은 이미지를 위한 조정 항목들이 있으며 이들을 활용하여 최종적으로 얻어질 이미지의 최적화를 수행 할 수 있다.

2. RegiStax4, RegiStax5

가. RegiStax 프로그램 설치

RegiStax 프로그램은 RegiStax 제작 홈페이지나 기타 천체망원경 사이트나 천체관련 홈페이지에서 쉽게 얻을 수 있다. 비용을 지불하지 않고도 자유롭게 사용할 수 있는 소프트웨어로서 천문인들로 부터 많은 사랑을 받고 활용 빈도도 큰 프로그램이다. 설치방법도 일반적인 프로그램과 다르지 않기 때문에 어렵지 않다.

나. 프로그램의 활용

RegiStax는 정지영상과 동영상을 정렬하여 한 장의 이미지로 만들어주는 프로그램이지만 주로 동영상으로 촬영된 이미지를 정지영상으로 분리한 후 정렬 과정을 거쳐 한 장의 이미지로 합성하는데 주로 사용된다.

사진으로 얻어지는 정지된 이미지의 경우는 포토샵이나 기타 그래픽 소프트웨어로도 겹침 합성이 가능하기 때문에 굳이 RegiStax를 사용하지 않아도 되며 이미지의 크기가 큰 경우에는 처리영역이 작은 이미지에 최적화된 이 프로그램으로는 효과적이지 못할 수도 있다.

따라서 RegiStax는 주로 웹캠으로 촬영한 행성의 이미지 겹침 합성이나 달 지형의 합성에 주로 사용된다며 지원하는 동영상은 avi형식이다.

이 프로그램을 사용하여 이미지를 처리하는 주된 과정은 동영상파일 불러오기, 이미지 정렬, 이미지 겹침, 이미지 조정의 순서이다.

3. RegiStax 이미지 처리

가. 입력과 이미지 선택

1) Select Input

① 관측동영상이 있는 폴더를 열고 해당 avi파일을 불러온다. 컬러이미지일 경우에는 Colour processing를 체크한다.

　 ② 이미지가 창에 나타나면 처리영역(Processing area)의 크기를 설정한다. 이미지의 크기보다 작게 설정하지 않도록 주의한다. 정렬에 필요한 영역(Alignment box)의 크기를 설정한 후 이미지 중 특징이 뚜렷한 부분을 선택하여 정렬의 기준점으로 정한다.

③동영상이 정지화면으로 쪼개진 이미지를 확인하기 위해서 좌측하단 부의 Show frame list를 체크한다. 각각의 이미지를 확인하여 부적절한 것은 선택표시를 해제하여 합성이미지에서 제외할 수 있다.

[그림 1] Select Input 설정 창

2) Alignment

① 정렬을 위한 기준점 선정이 끝나면 Aligning 창으로 자동으로 넘어간다.

자동으로 최적화시키기 위해서는 Auto-Optimization을 체크하고 수동으로 조정하기 위해서는 체크를 해제한다. 수동으로 조정을 달리하며 여러 차례 최적화 과정을 거친 후 가장 적절한 설정을 사용하는 것이 효과적이다.

② Optimizing options 탭을 활성화 시키고 이미지 합성에 사용될 기준을 정하기 위해서 Lower quality를 설정한다. 입력된 값이 작을수록 많은 이미지를 사용하게 된다.

[그림 2] Aligning 설정 창

③ Quality filter band 의 폭을 조절하기 위하여 수치를 입력하는데 이 경우는 세 종류의 선의 간격을 일정하게 조정하는 것이 효과적이고 FFT filter선을 가운데에 오도록 한다.

④ FFT filter는 기준으로 설정한 프레임과 나머지 다른 프레임과의 변위를 추정하기 위해서 사용되는데 12가 최대값이며 이 값을 조정 후 재계산(Recalc FFT) 버튼을 눌러 재계산을 해야 한다.

⑤ Quality Filter Band는 각 프레임의 정교함의 크고 작은 분포를 보여준다.

시작 값을 10으로 하면 파란 수직선이 두 초록 수직선 사이에 놓이게 된다. 폭의 값을 9로하면 적당한 그래프의 모양이 나타나게 된다.

가장 이상적인 밴드의 위치는 초록 수직선의 하나는 붉은 곡선 아래 부분에

위치하고 다른 하나의 초록선은 붉은 선이 거의 바닥에 닫는 곳에 위치하는 것이다.

[그림 3] Aligning 설정 창(Lower quality)

⑥ 설정이 완료됐으면 Align 버튼을 눌러 정렬을 시킨 다음 Optimize 버튼을 눌러 최적화를 수행한다.

[그림 4] Alignment 정렬 포인트 설정 창

[그림 5] Optimizer, Quality filter 설정 창

3)Stacking

① 정렬 및 최적화과정이 끝나면 Stacking 창을 열고 이미지를 겹쳐서 합성하는 작업을 수행한다.

② 오른쪽의 그래프에 나타나는 이미지는 정렬창에서 설정한 Lower quality의 값에 따라서 버려지는 이미지 프레임들은 점선에 해당하는 그래프로 나타난다. Quality Cutoff를 조정하여 점선으로 처리된 부분을 버릴 수도 있고 처리를 하게 할 수도 있다. 이미지 프레임이 많은 경우는 가능한 한 부적절한 이미지는 버리는 것이 좋은 이미지를 얻을 수 있지만 전체적으로 프레임수가 적을 때는 Lower quality를 조정하여 처리되는 이미지의 수를 많이 확보할 수도 있다.

[그림 6] Stacking 설정 창

③ Use image quality를 체크하여 겹쳐지는 이미지마다 앞에서 설정한 이미지 처리 설정값이 적용되도록 한다.

④ Expand image는 겹치기 합성을 할 경우 모든 이미지의 크기에 해당하는 크기로 최종 이미지의 크기를 설정한다. 즉 합성에 따라서 각 프레임들이 약간씩 어긋나기 때문에 이미지의 주변부가 일치하지 않을 경우 이러한 주변부를 가장 큰 것으로 확장하는 기능을 한다. 이것은 달을 모자이크하는 경우네는 꼭 필요한 기능이다.

⑤ 창의 하단부에는 처리되는 이미지의 프레임수가 표시된다.

⑥ 설정이 끝나면 Stack 버튼을 눌러서 겹치기 합성을 수행한다.

4) Wavelet processing

① Wavelet Scheme에서 Linear을 선택하는 것이 일반적이다.

② 초기값을 1로 하고 단계 값도 1로 설정한다.

③ 각 레이어창을 조정하여 나타나는 이미지를 보고 적절한 값을 설정한다.

이 과정은 이미지의 정교함을 가감하게 되는데 촬영 영역이 좁은 달 사진을 전체이미지에 해당하는 큰 사진을 만들기 위해서 모자이크식으로 합성을 할 경우 이 설정값들을 일정하게 해야만 나중에 모자이크 합성을 했을 때에도 각 이미지들이 서로 어색하지 않게 된다.

④ 하단부 조정 탭을 사용하여 대비와 밝기의 조정도 가능하다.