가색상
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1. 개요
가색상은 트루 컬러(True color)와 대비되는 개념으로, 이미지의 특징을 쉽게 식별하기 위해 자연스러운 색상 표현을 희생하여 인위적으로 색상을 입히는 기술을 의미한다. 가색상은 주로 적외선 사진 등에서 사용되며, 위성 및 우주 이미지, 의료 영상 등 다양한 분야에서 활용된다. 가색상 이미지는 시각 스펙트럼 외에도 적외선, 자외선, X선 등 전자기파의 다양한 스펙트럼 대역을 사용하여 생성될 수 있으며, 밀도 분할과 유사색(pseudocolor) 기법을 통해 이미지의 정보를 더욱 효과적으로 표현하기도 한다. 예술 분야에서는 앤디 워홀의 작품처럼 주관적인 표현을 위해 가색상이 활용되기도 한다.
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| 가색상 | |
|---|---|
| 개요 | |
| 정의 | 폴스 컬러(False color) 또는 의사색(擬似色), 가색상(假色像)은 물체의 이미지를 표현할 때, 인간의 눈으로 직접 볼 수 없는 정보를 색상으로 변환하여 시각화하는 방법이다. |
| 목적 | 이미지 분석 및 해석을 용이하게 하기 위함이다. |
| 적용 분야 | 위성 이미지 항공 사진 의학 영상 천문학 |
| 원리 | |
| 색상 매핑 | 특정 파장 또는 데이터 값에 특정 색상을 할당한다. |
| 예시 | 적외선 파장을 붉은색으로 표현하는 경우, 식생 지역이 붉게 나타나 식생 분포를 쉽게 파악할 수 있다. |
 | |
| 활용 | |
| 위성 이미지 | 토지 피복, 식생 분포, 수자원 등을 분석하는 데 사용된다. |
| 항공 사진 | 환경 감시, 재해 감시 등에 사용된다. |
| 의학 영상 | 자기 공명 영상 (MRI) 또는 컴퓨터 단층 촬영 (CT)에서 특정 조직이나 혈관을 강조하여 보여주는 데 사용된다. |
| 천문학 | 허블 우주 망원경 등의 관측 데이터를 시각화하여 우주의 구조와 현상을 연구하는 데 사용된다. |
| 장점 | |
| 시각적 정보 강조 | 인간의 눈으로 구별하기 어려운 정보를 색상 대비를 통해 쉽게 구별할 수 있도록 한다. |
| 데이터 분석 효율성 증가 | 대량의 데이터를 빠르게 분석하고 해석하는 데 도움을 준다. |
| 단점 | |
| 색상 해석의 주관성 | 색상 매핑 방법에 따라 이미지 해석이 달라질 수 있다. |
| 전문 지식 필요 | 폴스 컬러 이미지의 정확한 해석을 위해서는 해당 분야의 전문 지식이 필요하다. |
2. 색상 표현의 종류
색상 표현에는 크게 트루 컬러, 가색상, 유사색(의사색) 등의 종류가 있다.
- 트루 컬러 (True color): 인간이 실제로 보는 색상과 유사하게 표현하는 방식이다. 녹색 나무는 녹색, 빨간 사과는 빨간색으로 표현하는 것이 그 예이다. 하지만 완벽한 트루 컬러 구현은 불가능하며, 카메라 센서나 모니터 등의 분광 감도 및 분광 방출 차이 등 여러 요인으로 인해 색상 왜곡이 발생할 수 있다. 색상 관리 기술을 통해 이러한 문제를 어느 정도 완화할 수 있다.
- 가색상 (False color): 실제 색상과는 다르게, 특정 목적을 위해 인위적으로 색상을 조합하여 표현하는 방식이다. 주로 눈에 보이지 않는 정보를 시각화하는 데 사용된다. 예를 들어, 위성 이미지에서 식생을 강조하기 위해 근적외선을 붉은색으로 표현하는 경우가 많다.
- 유사색 (Pseudocolor): 흑백 이미지에 색상을 입혀 특정 정보를 강조하는 방식이다. 주로 단일 채널 데이터(예: 온도, 고도)를 시각화하는 데 사용된다. 열화상 촬영 이미지에서 온도가 높은 곳은 붉은색, 낮은 곳은 파란색으로 표현하는 것이 일반적이다.
2. 1. 트루 컬러 (True color)
이미지가 자연스러운 색상 재현을 제공하거나 이에 근접할 때 해당 이미지를 '''트루 컬러''' 이미지라고 한다. 이는 이미지 속 객체의 색상이 색각을 가진 인간 관찰자에게, 관찰자가 객체를 직접 볼 때와 동일하게 보인다는 것을 의미한다. 즉, 녹색 나무는 이미지에서 녹색으로, 빨간 사과는 빨간색으로, 파란 하늘은 파란색으로 보이는 식이다.[1]
:위 두 이미지는 동일한 지역(체서피크 만 주변)을 보여주는 Landsat 위성 이미지이다.[2]
절대적인 트루 컬러 렌더링은 불가능하다.[3] 색상 오류의 세 가지 주요 원인(메타머리즘 실패)은 다음과 같다.
- 인간의 눈과 이미지 캡처 장치 (예: 카메라)의 서로 다른 분광 감도.
- 객체와 이미지 렌더링 프로세스 (예: 프린터 또는 모니터)의 서로 다른 분광 방출/반사.
- 반사 이미지(예: 사진 인쇄물) 또는 반사 객체의 분광 복사 조도의 차이 – 자세한 내용은 색상 렌더링 지수 (CRI) 참조.
메타머리즘 실패의 결과는 예를 들어, 녹색 나무 이미지가 나무 자체와 다른 녹색 음영을 보이거나, 빨간 사과가 다른 빨간색 음영을 보이거나, 파란 하늘이 다른 파란색 음영을 보이는 것이다. 색상 관리 (예: ICC 프로파일 사용)를 사용하면 물리적 제약 내에서 이 문제를 완화할 수 있다.
우주선이 수집한 근사 트루 컬러 이미지는 이미지에 어느 정도의 메타머리즘 실패가 있는 한 예시이며, 우주선의 카메라의 스펙트럼 밴드는 트루 컬러 이미지를 캡처하기 위해 선택된 것이 아니라 조사 중인 객체의 물리적 속성에 대한 정보를 수집하기 위해 선택된다.[3]
2. 2. 가색상 (False color)
진색 이미지와 대조적으로, '''가색상 이미지'''는 자연스러운 색상 표현을 희생하여, 쉽게 식별하기 어려운 특징을 더 쉽게 감지할 수 있도록 한다. 예를 들어 위성 이미지에서 식생 감지를 위해 근적외선을 사용한다.[1] 가색상 이미지는 가시광선 스펙트럼만으로 생성할 수 있지만(예: 색상 차이 강조), 일반적으로 사용되는 데이터의 일부 또는 전부는 전자기파(EM)에서 얻어진다. 가시광선 스펙트럼 밖의 적외선, 자외선, X선 등이 그 예이다. 어떤 스펙트럼 대역을 선택할지는 조사 대상의 물리적 특성에 따라 결정된다.인간의 눈은 세 개의 스펙트럼 대역(자세한 내용은 삼색성 참조)을 사용하므로, 일반적으로 세 개의 스펙트럼 대역이 가색상 이미지로 결합된다. 가색상 인코딩에는 최소 두 개의 스펙트럼 대역이 필요하며,[4] 세 개의 시각적 RGB 대역으로 더 많은 대역을 결합할 수도 있다. 이때 눈이 세 개의 채널을 식별하는 능력이 제한 요소가 된다.[5]
진정한 색상의 경우, 카메라의 RGB 채널(빨간색 "R", 녹색 "G", 파란색 "B")이 이미지의 해당 RGB 채널에 매핑되어 "RGB→RGB" 매핑이 생성된다. 가색상의 경우 이 관계가 변경된다. 가장 간단한 가색상 인코딩은 가시 스펙트럼에서 RGB 이미지를 가져오지만 다르게 매핑하는 것이다(예: "GBR→RGB"). 지구의 전통적인 가색상 위성 이미지의 경우 "NRG→RGB" 매핑이 사용되며, 여기서 "N"은 근적외선 스펙트럼 대역이다(파란색 스펙트럼 대역은 사용되지 않음). 이는 전형적인 "빨간색의 식생" 가색상 이미지를 생성한다.[1][6]
2. 2. 1. 가색상의 종류
가색상(False color)은 영어에서 트루 컬러(True color)에 대응하는 용어로, 적외선 사진 등에서 나중에 색을 입히는(보정하는) 것(False Color Infrared Photography)을 주로 가리킨다.[1]2. 2. 2. 가색상의 활용
가색상 이미지는 자연스러운 색상 표현을 희생하여, 쉽게 식별하기 어려운 특징을 더 쉽게 감지할 수 있도록 한다. 예를 들어 위성 이미지에서 식생 감지를 위해 근적외선을 사용한다.[1] 가색상 이미지는 가시광선 스펙트럼만을 사용하여 생성할 수도 있지만(예: 색상 차이 강조), 일반적으로 사용되는 데이터의 일부 또는 전부는 전자기파 (EM)에서 얻어진다. 즉, 가시광선 스펙트럼 밖의 적외선, 자외선, X선 등에서 데이터를 얻는다. 어떤 스펙트럼 대역을 선택할지는 조사 대상의 물리적 특성에 따라 결정된다.가색상은 위성 및 우주 이미지에 사용된다. 예를 들어 원격 탐사 위성(예: Landsat), 우주 망원경 (예: 허블 우주 망원경), 우주 탐사선 (예: ''카시니-호이겐스'') 등이 있다. 로버를 포함한 일부 우주선(예: 화성 과학 실험실 ''큐리오시티'')은 대략적인 진정한 색상 이미지를 캡처하기도 한다.[3]
가색상은 다양한 과학적 응용 분야에 활용된다. 우주선은 가색상 방법을 사용하여 성운, 은하와 같은 우주 구조의 구성을 파악한다.[7] 우주에서 다른 이온이 방출하는 빛의 주파수에 서로 대비되는 색상을 지정하여 복잡한 구조의 화학적 구성을 분리하고 시각화한다. 독수리 성운 이미지가 대표적인 예시인데, 수소와 산소 이온은 각각 녹색과 파란색으로 지정되었다. 이미지에서 녹색과 파란색이 많이 나타나는 것은 성운에 수소와 산소가 풍부하다는 것을 의미한다.
2004년 10월 26일, NASA/ESA의 카시니-호이겐스 우주선은 토성의 가장 큰 위성인 타이탄의 가색상 이미지를 캡처했다.[8] 이 이미지는 인간의 눈에는 보이지 않는 자외선 및 적외선 파장에서 캡처되었다.[9] 가시적인 표현을 위해 가색상 기술이 사용되었는데, 적외선 데이터는 빨간색과 녹색으로, 자외선은 파란색으로 매핑되었다.[10]
2. 2. 3. 유사색 (Pseudocolor)
가색상(假色相, 때로는 의사색상 또는 의사 색상으로 표기) 이미지는 각 명도 값을 테이블이나 함수에 따라 색상에 매핑하여 흑백 이미지에서 파생된다.[1] 가색상은 일반적으로 세 채널의 데이터를 표시하는 데 사용되는 유사색과 달리 단일 데이터 채널(예: 온도, 고도, 토양 구성, 조직 유형 등)을 사용할 수 있을 때 사용된다.[4]가색상은 색상 차이가 연속적인 회색 레벨 사이보다 색 공간에서 더 크기 때문에 일부 세부 사항을 더 잘 보이게 할 수 있다. 반면에, 색상 매핑 함수는 색상의 명도가 여전히 단조성을 유지하도록 선택해야 한다. 그렇지 않으면 고르지 않은 변화로 인해 정상적인 시청자와 색맹 시청자 모두에게 레벨을 해석하기 어려워진다. 한 가지 위반 사항은 일반적으로 사용되는 "무지개" 팔레트로, 명도가 앞뒤로 변경된다.[12]
가색상의 전형적인 예는 열화상 촬영(열 이미징)으로, 적외선 카메라는 하나의 스펙트럼 대역만 특징으로 하며 흑백 이미지를 가색상으로 표시한다.
가색상의 또 다른 익숙한 예는 물리적 지형도에서 등고선 착색을 사용하여 고도를 인코딩하는 것으로, 음수 값(해수면 아래)은 일반적으로 파란색 음영으로 표시되고 양수 값은 녹색과 갈색으로 표시된다.
사용된 테이블 또는 함수 및 데이터 소스 선택에 따라 가색상은 원본 이미지의 정보 내용을 증가시킬 수 있다. 예를 들어, 지리 정보를 추가하거나, 적외선 또는 자외선 빛에서 얻은 정보를 결합하거나, MRI 스캔과 같은 다른 소스를 결합할 수 있다.[13]
가색상의 또 다른 적용 분야는 이미지 정교화의 결과를 저장하는 것이다. 즉, 이미지를 이해하기 쉽도록 색상을 변경하는 것이다.[14]
밀도 분할은 유사 색상의 변형으로, 이미지를 몇 개의 색상 밴드로 나누며, 특히 원격 감지 이미지 분석에 사용된다.[15] 밀도 분할의 경우, 회색조 레벨의 범위를 간격으로 나누고, 각 간격에 몇 가지 개별 색상 중 하나를 할당한다. 이는 연속적인 색상 스케일을 사용하는 유사 색상과는 대조적이다.[16] 예를 들어, 회색조 열화상 이미지에서 이미지의 온도 값을 2°C 밴드로 나눌 수 있으며, 각 밴드는 하나의 색상으로 표현된다. 결과적으로, 연속적인 회색조 또는 연속적인 유사 색상의 이미지보다 개별 색상 간의 구별 가능한 차이가 크기 때문에 열화상에서 한 지점의 온도를 사용자가 더 쉽게 얻을 수 있다.
2. 2. 4. 구획도 (Choropleth)
'''구획도'''는 표현하려는 하나 이상의 변수의 범주 또는 값에 비례하여 영역의 색상이나 패턴이 지정된 이미지 또는 지도이다. 변수는 소수의 색상에 매핑된다. 각 영역은 하나의 데이터 포인트를 제공하고 이러한 선택된 색상 중 하나의 색상을 받는다. 기본적으로, 이것은 의사 컬러 오버레이에 적용된 밀도 슬라이싱이다. 따라서 지리적 영역의 구획도는 거짓 색상의 극단적인 형태이다.3. 예술에서의 가색상
예술적 표현은 색상에 대한 주관적인 표현을 가능하게 하는 반면, 앤디 워홀(1928–1987)은 스크린 인쇄 기법을 사용하여 가색상 회화를 창작함으로써 현대 미술 운동의 문화적으로 중요한 인물이 되었다. 워홀의 가장 잘 알려진 판화 중 일부는 마릴린 먼로의 복제본을 포함하는데, 그녀의 이미지는 영화 ''나이아가라''의 필름 프레임을 기반으로 했다. 이 대상은 1962년 사망으로 예술가에게 영향을 미친 섹스 심벌이자 필름 느와르의 스타였다. 일련의 판화는 애정을 담아 제작되었지만, 그의 조립 라인 스타일의 예술 생산을 통해 그녀의 페르소나를 환상으로 드러내는데, 이는 비(非) 에로틱하고 약간 그로테스크하다.[17] 다양한 잉크 색상 팔레트를 사용하여, 워홀은 페르소나와 일상적인 사물을 대량 생산 및 소비주의의 특성과 비교하는 반복 과정을 통해 몰입했다.[18] 잉크의 색상은 미학의 실험을 통해 선택되었으며, 원격 감지 이미지 처리에 사용되는 전자기 스펙트럼의 가색상 렌더링과는 관련이 없다. 수년 동안 이 예술가는 마릴린 먼로의 가색상 이미지를 스크린 인쇄하는 작업을 계속했으며, 그의 가장 많이 언급되는 작품은 2007년 5월 개인 수집가에게 8000만달러에 판매된 ''터키석 마릴린''일 것이다.[19][20]
참조
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