치수 계산하기 - subpixel - edge direction

edge 방향을 탐지하는 것은 **gradient의 부호(sign)**를 기반으로 각 edge가 어떤 밝기 변화 방향으로 이동하는지를 판별하는 것입니다. 이는 **양의 gradient (dark → bright)**와 **음의 gradient (bright → dark)**를 구분함으로써, Line & Space 구조의 시작점/끝점, 혹은 선폭(CD) 측정의 정확한 기준 edge 구분이 가능하다

개념: gradient의 부호로 edge 방향 구분

• G(x)=I(x+1)−I(x−1)G(x) = I(x+1) - I(x-1)G(x)=I(x+1)−I(x−1)
• G(x)>0G(x) > 0G(x)>0: 양의 gradient → 밝아지는 edge (dark → bright)
• G(x)<0G(x) < 0G(x)<0: 음의 gradient → 어두워지는 edge (bright → dark)

 

예제

• #include <opencv2/opencv.hpp>
  #include <iostream>
  using namespace std;
  using namespace cv;
  
  enum class EdgeDirection { POSITIVE, NEGATIVE };
  
  struct EdgePoint {
      float position;
      EdgeDirection direction;
  };
  
  // Subpixel edge + 방향 판별
  vector<EdgePoint> detectEdgesWithDirection(const vector<float>& profile) {
      vector<EdgePoint> edges;
  
      for (size_t i = 1; i < profile.size() - 1; ++i) {
          float prev = profile[i - 1];
          float curr = profile[i];
          float next = profile[i + 1];
  
          float grad = 0.5f * (next - prev);
  
          // 극값 조건 + 방향 확인
          if ((curr > prev && curr > next) || (curr < prev && curr < next)) {
              float denom = prev - 2 * curr + next;
              if (fabs(denom) < 1e-5) continue;
  
              float offset = 0.5f * (prev - next) / denom;
              EdgeDirection dir = (grad > 0) ? EdgeDirection::POSITIVE : EdgeDirection::NEGATIVE;
  
              edges.push_back({i + offset, dir});
          }
      }
  
      return edges;
  }
  
  void detectEdge1DWithDirection(const Mat& gray, int rowIdx) {
      vector<float> profile(gray.cols);
      for (int x = 0; x < gray.cols; ++x)
          profile[x] = static_cast<float>(gray.at<uchar>(rowIdx, x));
  
      // 잡음 제거
      GaussianBlur(profile, profile, Size(3,1), 0.5);
  
      auto edgePoints = detectEdgesWithDirection(profile);
  
      // 출력
      for (const auto& pt : edgePoints) {
          string dirStr = (pt.direction == EdgeDirection::POSITIVE) ? "↑ (Dark→Bright)" : "↓ (Bright→Dark)";
          cout << "Edge at x = " << pt.position << " : " << dirStr << endl;
      }
  
      // 시각화
      Mat vis;
      cvtColor(gray, vis, COLOR_GRAY2BGR);
      for (const auto& pt : edgePoints) {
          Scalar color = (pt.direction == EdgeDirection::POSITIVE) ? Scalar(0,255,0) : Scalar(0,0,255);
          circle(vis, Point((int)pt.position, rowIdx), 3, color, -1);
      }
  
      imshow("1D Edge Direction", vis);
      waitKey(0);
  }
  
  int main(int argc, char** argv) {
      if (argc < 2) {
          cout << "Usage: ./EdgeDirection1D <image_path>" << endl;
          return -1;
      }
  
      Mat img = imread(argv[1], IMREAD_GRAYSCALE);
      if (img.empty()) {
          cerr << "Image load failed!" << endl;
          return -1;
      }
  
      int rowToAnalyze = img.rows / 2;
      detectEdge1DWithDirection(img, rowToAnalyze);
  
      return 0;
  }