OpenCV 이미지 팽창(Dilation) 처리 – Java 예제로 배우는 모폴로지 연산

침식(Erosion)과 팽창(Dilation)은 모폴로지(morphological) 연산의 두 가지 기본 동작입니다. 이름에서 알 수 있듯이, 모폴로지 연산이란 이미지를 그 형태(shape)를 기준으로 처리하는 연산들의 집합을 의미합니다.

이미지 팽창(Dilation)이란?

팽창 연산이 진행되는 동안 이미지의 경계에 추가적인 픽셀이 더해집니다. 이때 추가되는 총 픽셀 수는 사용되는 구조 요소(structuring element)의 크기에 따라 결정됩니다.

Java에서는 Imgproc 클래스가 제공하는 dilate() 메서드를 사용하여 이미지를 팽창할 수 있습니다. 이 메서드는 다음 세 개의 Mat 객체를 매개변수로 받습니다.

• src – 원본(소스) 이미지
• dst – 결과가 저장될 대상 이미지
• kernel – 팽창에 사용될 커널(구조 요소) 행렬

Java 예제 코드

아래는 OpenCV와 JavaFX를 활용하여 이미지에 팽창 연산을 적용하고 그 결과를 화면에 출력하는 전체 예제입니다.

import java.awt.Image;
import java.awt.image.BufferedImage;
import java.io.IOException;
import javafx.application.Application;
import javafx.embed.swing.SwingFXUtils;
import javafx.scene.Group;
import javafx.scene.Scene;
import javafx.scene.image.ImageView;
import javafx.scene.image.WritableImage;
import javafx.stage.Stage;
import org.opencv.core.Core;
import org.opencv.core.Mat;
import org.opencv.core.Size;
import org.opencv.highgui.HighGui;
import org.opencv.imgcodecs.Imgcodecs;
import org.opencv.imgproc.Imgproc;

public class ImageDilation extends Application {
   public void start(Stage stage) throws IOException {
      // OpenCV 핵심 라이브러리 로딩
      System.loadLibrary(Core.NATIVE_LIBRARY_NAME);

      // 이미지 데이터 읽기
      String file = "D:\\Images\\lamma2.jpg";
      Mat src = Imgcodecs.imread(file);

      // 결과를 담을 대상 행렬 생성
      Mat dst = new Mat(src.rows(), src.cols(), src.type());

      // 커널(구조 요소) 행렬 객체 준비
      Mat kernel = Imgproc.getStructuringElement(
            Imgproc.MORPH_RECT, new Size((2*2) + 1, (2*2)+1));

      // 이미지에 팽창(dilate) 적용
      Imgproc.dilate(src, dst, kernel);

      // 행렬을 JavaFX WritableImage로 변환
      Image img = HighGui.toBufferedImage(dst);
      WritableImage writableImage = SwingFXUtils.toFXImage((BufferedImage) img, null);

      // ImageView 설정
      ImageView imageView = new ImageView(writableImage);
      imageView.setX(10);
      imageView.setY(10);
      imageView.setFitWidth(575);
      imageView.setPreserveRatio(true);

      // Scene 객체 설정
      Group root = new Group(imageView);
      Scene scene = new Scene(root, 595, 400);
      stage.setTitle("Dilation Example");
      stage.setScene(scene);
      stage.show();
   }

   public static void main(String args[]) {
      launch(args);
   }
}

코드 핵심 흐름 정리

1. System.loadLibrary()로 OpenCV 네이티브 라이브러리를 로드합니다.
2. Imgcodecs.imread()로 원본 이미지를 Mat 객체로 읽어 들입니다.
3. Imgproc.getStructuringElement()를 이용해 사각형(MORPH_RECT) 형태의 5×5 커널을 생성합니다.
4. Imgproc.dilate() 메서드로 팽창 연산을 수행합니다.
5. 결과 이미지를 JavaFX ImageView에 표시하여 화면에 출력합니다.

입력 이미지

실행 결과

위 예제를 실행하면 다음과 같은 출력 결과를 확인할 수 있습니다. 원본 이미지보다 흰색 영역이 굵어지고 밝은 부분이 확장된 것을 볼 수 있습니다.

커널의 크기를 조절하면 팽창의 강도도 함께 변화하므로, 다양한 크기의 구조 요소를 실험해 보면서 원하는 결과를 얻어 보시기 바랍니다.