數字影像處理 - 直方圖均衡化

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我們已經看到可以使用直方圖拉伸來提高對比度。在本教程中，我們將瞭解如何使用直方圖均衡化來增強對比度。

在執行直方圖均衡化之前，您必須瞭解直方圖均衡化中使用的兩個重要概念。這兩個概念稱為 PMF 和 CDF。

它們在我們關於 PMF 和 CDF 的教程中進行了討論。請訪問它們，以便成功掌握直方圖均衡化的概念。

直方圖均衡化

直方圖均衡化用於增強對比度。並非總是會提高對比度。在某些情況下，直方圖均衡化可能會更糟糕。在這些情況下，對比度會降低。

讓我們以以下影像為例，作為一個簡單的影像，開始直方圖均衡化。

影像

此影像的直方圖

此影像的直方圖如下所示。

現在我們將對其執行直方圖均衡化。

PMF

首先，我們必須計算此影像中所有畫素的 PMF（機率質量函式）。如果您不知道如何計算 PMF，請訪問我們的 PMF 計算教程。

CDF

我們的下一步涉及計算 CDF（累積分佈函式）。同樣，如果您不知道如何計算 CDF，請訪問我們的 CDF 計算教程。

根據灰度級計算 CDF

例如，假設在第二步中計算出的 CDF 如下所示。

然後，在此步驟中，您將 CDF 值乘以（灰度級（減去）1）。

假設我們有一個 3 bpp 影像。然後我們有 8 個級別。而 1 減去 8 是 7。所以我們將 CDF 乘以 7。這是我們乘以後的結果。

現在我們到了最後一步，我們需要將新的灰度級值對映到畫素數量。

假設我們的舊灰度級值具有以下畫素數量。

現在，如果我們將新值對映到，那麼我們將得到以下結果。

現在將這些新值對映到直方圖上，就完成了。

讓我們將此技術應用於原始影像。應用後，我們得到了以下影像及其相應的直方圖。

直方圖均衡化影像

此影像的累積分佈函式

直方圖均衡化直方圖

比較兩個直方圖和影像

結論

從影像中可以清楚地看出，新影像的對比度得到了增強，並且其直方圖也得到了均衡化。這裡還有一件需要注意的重要事情，即在直方圖均衡化期間，直方圖的整體形狀會發生變化，而在直方圖拉伸中，直方圖的整體形狀保持不變。