【matlab图像处理】直方图处理

中国史之【伯阳父创阴阳五行说】:
伯阳父是西周宣王、幽王时的太史,西周末年哲学家,提出“阴阳”之论。前780年发生地震,伯阳父认为天地之气运行有一定秩序,阴阳二气失调便产生地震。此外,伯阳父把周将亡的原因归之于地震。
——来源:全历史APP

【路漫漫其修远兮,吾将上下而求索】

今天介绍图像的直方图,包括定义和示例。本内容参考自《实用MATLAB图像和视频处理》第9章。

1、图像直方图

一幅单色图像的直方图是图像中各个灰度值出现频率的图形表达。通俗来讲,就是每个像素值(或灰度级)在这幅图像中出现的次数(或频率)。不用想得那么复杂,他就是反映了整个图像中哪些像素比较多而已。

直方图通常用一个条形图来表示,其中每个灰度(像素值)一个条,条的高度对应于像素的数目(或百分比)。

例如,下表是一个8灰度级的128x128=16384像素的图像直方表。

其中,第2列表示该灰度级的数目,第3列为该灰度级占总像素的百分比,其计算公式很简单,比如第0灰度值的百分比是:1120/16384=0.068。

2、图像直方图解释

图像直方图是比较常用的一种图像分析方法,他提供一个简便、实用和直接的方式来评价图像的属性,如总体对比度和平均亮度。我们看看例子。

上面的直方图(a)很清晰地反映了,像素主要在中间灰度值(大部分在[100,150]之间),它对应一幅低对比度的图像。

这个直方图(b)则是一个典型的双峰直方图,它具有两个分离的峰,一个是较大量的表示暗区域(背景),而另一个较小的峰表示亮区域(硬币区域)。在这种情况,可以说该图具有高对比度,因为它两个峰相距很远。

上面直方图(c)直观表明,大量的像素集中在低灰度级,对应的是一个整体偏暗淡的图像。

而直方图(d)中的像素值主要集中在高灰度值,对应一幅偏亮的图像。

综上,总结一下。

(1)低对比度的图像,直方图主要聚焦在灰度级的一个窄范围(见图a)

(2)高对比度的图像,直方图常出现双峰,即有两个明显分开的峰。这就是很好的属性,只需要设置一个合理的阈值,就可以把前景背景分开(见图b)

(3)一幅比较暗淡的图像直方图主要集中在低灰度级的直方条(见图c)

(4)一幅比较明亮的图像直方图主要集中在高灰度级的直方条(见图d)

直方图已成为挖掘图像统计信息和确定图像中某些问题的通用工具。玩过数码相机的应该都了解,在屏幕上可以查看图片的直方图,它可以直观看到曝光不足和曝光过度的情况。

直方图可在任何希望对一幅图像或一段视频有一个统计表达时使用。直方图也可用于增强或改变一幅图像的特性,特别是他的对比度。其中有的技术,如直方图均衡化、直方图规定化(匹配)、直方图拉伸(输入裁剪)、直方图收缩(输出裁剪),都是直方图修改技术。

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以上是本期内容,下期介绍图像处理的直方图均衡化。

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