Opencv直方圖同等化（Equalization）

目標(biāo)

在本教程中，您將學(xué)習(xí)：

• 圖像直方圖是什么，為什么它是有用的
• 通過使用OpenCV函數(shù)cv :: equalizeHist來均衡圖像的直方圖

理論

什么是圖像直方圖（Histogram）？

• 它是圖像的強(qiáng)度分布的圖形表示。
• 它量化所考慮的每個強(qiáng)度值的像素?cái)?shù)。

什么是直方圖Equalization？

• 這是一種改善圖像對比度的方法，以擴(kuò)展強(qiáng)度范圍。
• 為了使之更清晰，從上圖可以看出像素似乎聚集在可用的強(qiáng)度范圍的中間。什么直方圖均衡是伸展這個范圍?？聪聢D：綠色圓圈表示人口密度低下。應(yīng)用均衡后，我們得到一個像中心的直方圖。產(chǎn)生的圖像顯示在右圖所示。

它是如何工作的？

• 均衡意味著將一個分布（給定直方圖）映射到另一個分布（強(qiáng)度值的更寬和更均勻的分布），因此強(qiáng)度值在整個范圍內(nèi)擴(kuò)展。
• 為了實(shí)現(xiàn)均衡效果，重映射應(yīng)該是累積分布函數(shù)（cdf）（更多細(xì)節(jié)參考學(xué)習(xí)OpenCV）。對于直方圖 H(i)，其累積分布 H′(i) 為：

為了將其用作重映射功能，我們必須使H“（i ）統(tǒng)一化，使得最大值為255（或圖像的強(qiáng)度的最大值）。從上面的例子，累積函數(shù)是：

最后，我們使用簡單的重新映射程序來獲得均衡圖像的強(qiáng)度值：

Code

• 這個程序是做什么的？加載圖像將原始圖像轉(zhuǎn)換為灰度通過使用OpenCV函數(shù)cv :: equalizeHist來平衡直方圖在窗口中顯示源和均衡圖像。
• 可下載的代碼：點(diǎn)擊這里
• 代碼一覽：

#include "opencv2/imgcodecs.hpp"
#include "opencv2/highgui.hpp"
#include "opencv2/imgproc.hpp"
#include <iostream>
using namespace cv;
using namespace std;
int main( int, char** argv )
{
  Mat src, dst;
  const char* source_window = "Source image";
  const char* equalized_window = "Equalized Image";
  src = imread( argv[1], IMREAD_COLOR );
  if( src.empty() )
    { cout<<"Usage: ./EqualizeHist_Demo <path_to_image>"<<endl;
      return -1;
    }
  cvtColor( src, src, COLOR_BGR2GRAY );
  equalizeHist( src, dst );
  namedWindow( source_window, WINDOW_AUTOSIZE );
  namedWindow( equalized_window, WINDOW_AUTOSIZE );
  imshow( source_window, src );
  imshow( equalized_window, dst );
  waitKey(0);
  return 0;
}

說明

• 聲明源和目標(biāo)圖像以及窗口名稱：
  

Mat src, dst;
char* source_window = "Source image";
char* equalized_window = "Equalized Image";

• 加載源圖像：
  

src = imread( argv[1], 1 );
if( !src.data )
  { cout<<"Usage: ./Histogram_Demo <path_to_image>"<<endl;
    return -1;}

• 將其轉(zhuǎn)換為灰度：
  

cvtColor( src, src, COLOR_BGR2GRAY );

• 使用函數(shù)cv :: equalizeHist應(yīng)用直方圖均衡：
  

equalizeHist( src, dst );

因?yàn)榭梢院苋菀椎乜吹?，唯一的參?shù)是原始圖像和輸出（均衡）圖像。

• 顯示兩個圖像（原始和均衡）：
  

namedWindow( source_window, WINDOW_AUTOSIZE );
namedWindow( equalized_window, WINDOW_AUTOSIZE );
imshow( source_window, src );
imshow( equalized_window, dst );

• 等待用戶存在程序
  

waitKey(0);
return 0;

結(jié)果

• 為了更好地了解均衡的結(jié)果，我們來介紹一個沒有太大對比度的圖像，比如：
  

順便說一下，這個直方圖：

注意像素圍繞直方圖的中心聚集。

• 在我們的程序應(yīng)用均衡后，我們得到這個結(jié)果：
  

這個形象肯定有更多的對比。查看它的新直方圖，如下所示：

• 注意像素的數(shù)量如何在強(qiáng)度范圍內(nèi)更多地分布。
  

注意

你想知道我們?nèi)绾萎嫵錾厦骘@示的直方圖數(shù)字？看看下面的教程！