Python圖像處理與機(jī)器視覺入門 課件 第四章 圖像的點(diǎn)運(yùn)算 - 直方圖均衡化

圖像處理技術(shù)與應(yīng)用李欽、楊耿深圳信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院軟件學(xué)院科技樓1703D室1295254769@gy.geng_yang@圖像處理技術(shù)與應(yīng)用第四章

圖像的點(diǎn)運(yùn)算-直方圖均衡化概率論基礎(chǔ)回顧：a.直方圖某個(gè)類別的次數(shù)統(tǒng)計(jì)

1直方圖灰度圖像：灰度數(shù)字圖像是單通道圖像，顯示為從最暗黑色到最亮的白色的灰度，每個(gè)像素值是0~255范圍彩色圖片可以根據(jù)公式轉(zhuǎn)換成灰度圖片

1

直方圖灰度圖像直方圖某個(gè)像素值的次數(shù)統(tǒng)計(jì)

1

直方圖灰度圖像直方圖某個(gè)像素值的次數(shù)統(tǒng)計(jì)單通道圖片矩陣0的個(gè)數(shù)？

1的個(gè)數(shù)? 2的個(gè)數(shù)？ ............... 255的個(gè)數(shù)？

1直方圖灰度圖像直方圖某個(gè)像素值的次數(shù)統(tǒng)計(jì)單通道圖片矩陣0的個(gè)數(shù)5

1的個(gè)數(shù)0 2的個(gè)數(shù)0 ...............050的個(gè)數(shù)1...............0 255的個(gè)數(shù)3

1直方圖

灰度圖像直方圖某個(gè)像素值的次數(shù)統(tǒng)計(jì)

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直方圖灰度直方圖：記錄每個(gè)灰度的像素的個(gè)數(shù)；x=[10101020202020101010]Hist(x)=[000…6000…4000…000]

1直方圖第10個(gè)灰度級(jí)個(gè)數(shù)即像素值等于10的個(gè)數(shù)灰度直方圖：記錄每個(gè)灰度的像素的個(gè)數(shù)；x=[10101020202020101010]Hist(x)=[000…6000…4000…000]

1

直方圖第20個(gè)灰度級(jí)個(gè)數(shù)即像素值等于20的個(gè)數(shù)直方圖作用：均衡化或規(guī)定化進(jìn)行圖像增強(qiáng)直接對(duì)比直方圖判斷是否相似圖片對(duì)比直方圖進(jìn)行圖像搜索

1直方圖直方圖均衡化：

2直方圖均衡化直方圖均衡化作用：假如圖像的灰度分布不均勻，其灰度分布集中在較窄的范圍內(nèi)，使圖像的細(xì)節(jié)不夠清晰，對(duì)比度較低。通常采用直方圖均衡化及直方圖規(guī)定化兩種變換，使圖像的灰度范圍拉開或使灰度均勻分布，從而增大反差，使圖像細(xì)節(jié)清晰，以達(dá)到增強(qiáng)的目的。直方圖均衡化，對(duì)圖像進(jìn)行非線性拉伸，重新分配圖像的灰度值，使一定范圍內(nèi)圖像的灰度值大致相等。這樣，原來(lái)直方圖中間的峰值部分對(duì)比度得到增強(qiáng)，而兩側(cè)的谷底部分對(duì)比度降低，輸出圖像的直方圖是一個(gè)較為平坦的直方圖

2直方圖均衡化直方圖均衡化：

1-2直方圖均衡化均勻分布均衡化：使得直方圖均勻分布DB=f(DA)例子：DA=[01010202552020101010]HIST=[100…5000…3000…001]

2直方圖均衡化第0個(gè)灰度級(jí)個(gè)數(shù)即像素值等于0的個(gè)數(shù)均衡化：使得直方圖均勻分布DB=f(DA)例子：DA=[01010202552020101010]HIST=[100…5000…3000…001]

2直方圖均衡化第1個(gè)灰度級(jí)個(gè)數(shù)即像素值等于1的個(gè)數(shù)均衡化：使得直方圖均勻分布DB=f(DA)例子：DA=[01010202552020101010]HIST=[100…5000…3000…001]

2直方圖均衡化第2個(gè)灰度級(jí)個(gè)數(shù)即像素值等于2的個(gè)數(shù)均衡化：使得直方圖均勻分布DB=f(DA)例子：DA=[01010202552020101010]HIST=[100…5000…3000…001]

2直方圖均衡化第10個(gè)灰度級(jí)個(gè)數(shù)即像素值等于10的個(gè)數(shù)均衡化：使得直方圖均勻分布DB=f(DA)例子：DA=[01010202552020101010]HIST=[100…5000…3000…001]

2直方圖均衡化第11個(gè)灰度級(jí)個(gè)數(shù)即像素值等于11的個(gè)數(shù)均衡化：使得直方圖均勻分布DB=f(DA)例子：DA=[01010202552020101010]HIST=[100…5000…3000…001]

2直方圖均衡化第20個(gè)灰度級(jí)個(gè)數(shù)即像素值等于20的個(gè)數(shù)均衡化：使得直方圖均勻分布DB=f(DA)例子：DA=[01010202552020101010]HIST=[100…5000…3000…001]

2直方圖均衡化第255個(gè)灰度級(jí)個(gè)數(shù)即像素值等于255的個(gè)數(shù)均衡化：使得直方圖均勻分布DB=f(DA)例子：DA=[01010202552020101010]HIST=[100…5000…3000…001]直方圖HIST的面積=所有個(gè)數(shù)之和

=1+0+...+5+...0+...+3+0+...+1=10

2直方圖均衡化均衡化：使得直方圖均勻分布DB=f(DA)例子：DA=[01010202552020101010]HIST=[100…5000…3000…001]DB0=(第0個(gè)灰度級(jí)的像素個(gè)數(shù))*255/面積=1*255/10=25

2直方圖均衡化第0個(gè)灰度級(jí)個(gè)數(shù)即像素值等于0的個(gè)數(shù)均衡化：使得直方圖均勻分布DB=f(DA)例子：DA=[01010202552020101010]HIST=[100…5000…3000…001]DB1=(第0個(gè)灰度級(jí)的像素個(gè)數(shù)+第1個(gè)灰度級(jí)的像素個(gè)數(shù))*255/面積=（1+0）*255/10=25

2直方圖均衡化第1個(gè)灰度級(jí)個(gè)數(shù)即像素值等于1的個(gè)數(shù)均衡化：使得直方圖均勻分布DB=f(DA)例子：DA=[01010202552020101010]HIST=[100…5000…3000…001]DB0=(第0個(gè)灰度級(jí)的像素個(gè)數(shù))*255/面積=1*255/10=25DB1=(第0個(gè)灰度級(jí)的像素個(gè)數(shù)+第1個(gè)灰度級(jí)的像素個(gè)數(shù))*255/面積=1*255/10=25DB10=（1+0+0+…+5）*255/10=153

2直方圖均衡化DB20=（1+0+0+…+5+3）*255/10=229DB255=（1+0+0+…+5+3+1）*255/10=255DA=[01010202552020101010]DB=[25153153229255229229153153153]DB-HIST=[0...00100…00500…3000…001]

2直方圖均衡化第25個(gè)灰度級(jí)個(gè)數(shù)即像素值等于25的個(gè)數(shù)DB20=（1+0+0+…+5+3）*255/10=229DB255=（1+0+0+…+5+3+1）*255/10=255DA=[01010202552020101010]DB=[25153153229255229229153153153]DB-HIST=[0...00100…00500…3000…001]

2直方圖均衡化第153個(gè)灰度級(jí)個(gè)數(shù)即像素值等于153的個(gè)數(shù)練習(xí)（1）

[2552512552511751272551306]1：計(jì)算直方圖2：計(jì)算均衡化后的直方圖3：計(jì)算均衡化后的圖像

2直方圖均衡化

3直方圖規(guī)定化

3直方圖規(guī)定化概率論基礎(chǔ)回顧：a.直方圖某個(gè)類別（組距）的次數(shù)統(tǒng)計(jì)

1-2直方圖均衡化圖像的直方圖用來(lái)表征該圖像像素值的分布情況，用一定數(shù)目的小區(qū)間來(lái)指定表征像素值的范圍,每個(gè)小區(qū)間會(huì)得到落入該小區(qū)間表示范圍的像素?cái)?shù)目。圖像直方圖圖形化顯示不同的像素值在不同的強(qiáng)度值上的出現(xiàn)頻率，對(duì)于灰度圖像來(lái)說(shuō)強(qiáng)度范圍為[0~255]之間，對(duì)于RGB的彩色圖像可以獨(dú)立顯示三種顏色的圖像直方圖。為簡(jiǎn)化問題，下面我們僅討論灰度圖像?；叶葦?shù)字圖像是單通道圖像，顯示為從最暗黑色到最亮的白色的灰度，每個(gè)像素值是0~255范圍。直方圖均衡化是指將一幅圖像的灰度直方圖變平,使變換后的圖像中每個(gè)灰度值的分布概率都相同。在對(duì)圖像做進(jìn)一步處理之前,直方圖均衡化通常是對(duì)圖像灰度值進(jìn)行歸一化的一個(gè)方法,并且可以增強(qiáng)圖像的對(duì)比度。

1-2直方圖均衡化灰度圖像：灰度數(shù)字圖像是單通道圖像，顯示為從最暗黑色到最亮的白色的灰度，每個(gè)像素值是0~255范圍彩色圖片可以根據(jù)公式轉(zhuǎn)換成灰度圖片

1-2直方圖均衡化灰度圖像直方圖某個(gè)像素值的次數(shù)統(tǒng)計(jì)

1-2直方圖均衡化灰度圖像直方圖某個(gè)像素值的次數(shù)統(tǒng)計(jì)單通道圖片矩陣0的個(gè)數(shù)？

1的個(gè)數(shù)? 2的個(gè)數(shù)？ ............... 255的個(gè)數(shù)？

1-2直方圖均衡化灰度圖像直方圖某個(gè)像素值的次數(shù)統(tǒng)計(jì)單通道圖片矩陣0的個(gè)數(shù)5

1的個(gè)數(shù)0 2的個(gè)數(shù)0 ...............050的個(gè)數(shù)1...............0 255的個(gè)數(shù)3

1-2直方圖均衡化灰度圖像直方圖某個(gè)像素值的次數(shù)統(tǒng)計(jì)

1-2直方圖均衡化灰度直方圖：記錄每個(gè)灰度的像素的個(gè)數(shù)；x=[10101020202020101010]Hist(x)=[000…6000…4000…000]

1-2直方圖均衡化第10個(gè)灰度級(jí)個(gè)數(shù)即像素值等于10的個(gè)數(shù)灰度直方圖：記錄每個(gè)灰度的像素的個(gè)數(shù)；x=[10101020202020101010]Hist(x)=[000…6000…4000…000]

1-2直方圖均衡化第20個(gè)灰度級(jí)個(gè)數(shù)即像素值等于20的個(gè)數(shù)直方圖作用：均衡化或規(guī)定化進(jìn)行圖像增強(qiáng)直接對(duì)比直方圖判斷是否相似圖片對(duì)比直方圖進(jìn)行圖像搜索

1-2直方圖均衡化直方圖均衡化：

1-2直方圖均衡化直方圖均衡化作用：假如圖像的灰度分布不均勻，其灰度分布集中在較窄的范圍內(nèi)，使圖像的細(xì)節(jié)不夠清晰，對(duì)比度較低。通常采用直方圖均衡化及直方圖規(guī)定化兩種變換，使圖像的灰度范圍拉開或使灰度均勻分布，從而增大反差，使圖像細(xì)節(jié)清晰，以達(dá)到增強(qiáng)的目的。直方圖均衡化，對(duì)圖像進(jìn)行非線性拉伸，重新分配圖像的灰度值，使一定范圍內(nèi)圖像的灰度值大致相等。這樣，原來(lái)直方圖中間的峰值部分對(duì)比度得到增強(qiáng)，而兩側(cè)的谷底部分對(duì)比度降低，輸出圖像的直方圖是一個(gè)較為平坦的直方圖

1-2直方圖均衡化直方圖均衡化：

1-2直方圖均衡化直方圖均衡化：

1-2直方圖均衡化直方圖均衡化：

1-2直方圖均衡化均勻分布直方圖均衡化公式其中，A表示圖像的面積，即像素總數(shù)，Hi為灰度級(jí)i出現(xiàn)的次數(shù)，即第i個(gè)灰度級(jí)的像素個(gè)數(shù)。

1-2直方圖均衡化均衡化：使得直方圖均勻分布DB=f(DA)例子：DA=[01010202552020101010]HIST=[100…5000…3000…001]

1-2直方圖均衡化第0個(gè)灰度級(jí)個(gè)數(shù)即像素值等于0的個(gè)數(shù)均衡化：使得直方圖均勻分布DB=f(DA)例子：DA=[01010202552020101010]HIST=[100…5000…3000…001]

1-2直方圖均衡化第1個(gè)灰度級(jí)個(gè)數(shù)即像素值等于1的個(gè)數(shù)均衡化：使得直方圖均勻分布DB=f(DA)例子：DA=[01010202552020101010]HIST=[100…5000…3000…001]

1-2直方圖均衡化第2個(gè)灰度級(jí)個(gè)數(shù)即像素值等于2的個(gè)數(shù)均衡化：使得直方圖均勻分布DB=f(DA)例子：DA=[01010202552020101010]HIST=[100…5000…3000…001]

1-2直方圖均衡化第10個(gè)灰度級(jí)個(gè)數(shù)即像素值等于10的個(gè)數(shù)均衡化：使得直方圖均勻分布DB=f(DA)例子：DA=[01010202552020101010]HIST=[100…5000…3000…001]

1-2直方圖均衡化第11個(gè)灰度級(jí)個(gè)數(shù)即像素值等于11的個(gè)數(shù)均衡化：使得直方圖均勻分布DB=f(DA)例子：DA=[01010202552020101010]HIST=[100…5000…3000…001]

1-2直方圖均衡化第20個(gè)灰度級(jí)個(gè)數(shù)即像素值等于20的個(gè)數(shù)均衡化：使得直方圖均勻分布DB=f(DA)例子：DA=[01010202552020101010]HIST=[100…5000…3000…001]

1-2直方圖均衡化第255個(gè)灰度級(jí)個(gè)數(shù)即像素值等于255的個(gè)數(shù)均衡化：使得直方圖均勻分布DB=f(DA)例子：DA=[01010202552020101010]HIST=[100…5000…3000…001]直方圖HIST的面積=所有個(gè)數(shù)之和

=1+0+...+5+...0+...+3+0+...+1=10

1-2直方圖均衡化均衡化：使得直方圖均勻分布DB=f(DA)例子：DA=[01010202552020101010]HIST=[100…5000…3000…001]DB0=(第0個(gè)灰度級(jí)的像素個(gè)數(shù))*255/面積=1*255/10=25

1-2直方圖均衡化第0個(gè)灰度級(jí)個(gè)數(shù)即像素值等于0的個(gè)數(shù)均衡化：使得直方圖均勻分布DB=f(DA)例子：DA=[01010202552020101010]HIST=[100…5000…3000…001]DB1=(第0個(gè)灰度級(jí)的像素個(gè)數(shù)+第1個(gè)灰度級(jí)的像素個(gè)數(shù))*255/面積=（1+0）*255/10=25

1-2直方圖均衡化第1個(gè)灰度級(jí)個(gè)數(shù)即像素值等于1的個(gè)數(shù)均衡化：使得直方圖均勻分布DB=f(DA)例子：DA=[01010202552020101010]HIST=[100…5000…3000…001]DB0=(第0個(gè)灰度級(jí)的像素個(gè)數(shù))*255/面積=1*255/10=25DB1=(第0個(gè)灰度級(jí)的像素個(gè)數(shù)+第1個(gè)灰度級(jí)的像素個(gè)數(shù))*255/面積=1*255/10=25DB10=（1+0+0+…+5）*255/10=153

1-2直方圖均衡化DB20=（1+0+0+…+5+3