数字图像处理 - 直方图均衡化

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我们已经看到可以使用直方图拉伸来提高对比度。在本教程中，我们将了解如何使用直方图均衡化来增强对比度。

在执行直方图均衡化之前，您必须了解直方图均衡化中使用的两个重要概念。这两个概念称为 PMF 和 CDF。

它们在我们关于 PMF 和 CDF 的教程中进行了讨论。请访问它们，以便成功掌握直方图均衡化的概念。

直方图均衡化

直方图均衡化用于增强对比度。并非总是会提高对比度。在某些情况下，直方图均衡化可能会更糟糕。在这些情况下，对比度会降低。

让我们以以下图像为例，作为一个简单的图像，开始直方图均衡化。

图像

此图像的直方图

此图像的直方图如下所示。

现在我们将对其执行直方图均衡化。

PMF

首先，我们必须计算此图像中所有像素的 PMF（概率质量函数）。如果您不知道如何计算 PMF，请访问我们的 PMF 计算教程。

CDF

我们的下一步涉及计算 CDF（累积分布函数）。同样，如果您不知道如何计算 CDF，请访问我们的 CDF 计算教程。

根据灰度级计算 CDF

例如，假设在第二步中计算出的 CDF 如下所示。

然后，在此步骤中，您将 CDF 值乘以（灰度级（减去）1）。

假设我们有一个 3 bpp 图像。然后我们有 8 个级别。而 1 减去 8 是 7。所以我们将 CDF 乘以 7。这是我们乘以后的结果。

现在我们到了最后一步，我们需要将新的灰度级值映射到像素数量。

假设我们的旧灰度级值具有以下像素数量。

现在，如果我们将新值映射到，那么我们将得到以下结果。

现在将这些新值映射到直方图上，就完成了。

让我们将此技术应用于原始图像。应用后，我们得到了以下图像及其相应的直方图。

直方图均衡化图像

此图像的累积分布函数

直方图均衡化直方图

比较两个直方图和图像

结论

从图像中可以清楚地看出，新图像的对比度得到了增强，并且其直方图也得到了均衡化。这里还有一件需要注意的重要事情，即在直方图均衡化期间，直方图的整体形状会发生变化，而在直方图拉伸中，直方图的整体形状保持不变。