直方图均衡化
简述直方图均衡化的基本原理。
简述直方图均衡化的基本原理。
直方图均衡化是一种对图像进行处理的技术，它可以改变图像的明暗效果，增强图像的对比度。
它是一种把图像的灰度分布改变的形式，一种以灰度调整为基础的图像处理技术，也可以称为“灰度变换”。
直方图均衡化的基本原理是利用直方图解析处理图像中的灰度值，使图像变得更加标准化。
它会把图像的灰度分布从原有的偏高或偏低的值，归一化为一个新的更平均的灰度范围，从而提高图像的对比度。
直方图均衡化的基本步骤是：首先，利用灰度直方图，计算图像中每一个灰度值出现的次数，把灰度值表示为概率函数。
然后，根据概率函数计算每一个灰度值对应的累计概率分布函数，对累计概率分布函数进行处理，把每一个灰度值映射到一个新的灰度值上，生成一张新的灰度图像。
直方图均衡化的一个关键应用就是它可以有效地处理图像的曝光不均的问题，例如，当一张图片带有曝光过度的区域时，直方图均衡化可以调整灰度分布，使这些区域亮度变得更均匀，从而改善图像的质量。
另外，直方图均衡化可以有效改善彩色图像的色彩细节，因为在调整灰度分布的同时，也可以调整图像的亮度、饱和度和色调等方面的参数，即使是差的图片也可以令彩色图像看起来更加自然和活力。
尽管直方图均衡化有许多好处，但也有一些不足之处。
首先，它的处理效果有限，因为它无法真正解决图像中特定信号的可操作性问题；其次，它只能用于灰度图像，对于彩色图像，效果不是很好；最后，由于它会增强图像的对比度，所以会使图像中的噪声变得更加明显，会降低图像的质量。
由此可见，直方图均衡化能够改善图像的质量，同时它也有一些局限性。
在实际应用中，我们可以根据实际需要，结合多种图像处理技术，比如图像的缩放、裁剪、色彩校正，利用直方图均衡化的优势，达到更好的处理效果。
人脸识别技术的图像增强方法详解
人脸识别技术的图像增强方法详解人脸识别技术作为一种先进的生物识别技术，已经广泛应用于各个领域，如安全监控、人脸解锁、人脸支付等。
然而，由于环境光线、姿态、表情等因素的影响，人脸图像的质量可能会受到一定的影响，从而降低了识别的准确性。
为了解决这一问题，人们提出了各种图像增强方法，以提高人脸识别的性能。
一、直方图均衡化直方图均衡化是一种常用的图像增强方法，它通过对图像的像素值进行重新分配，使得图像的直方图更加均匀。
在人脸识别中，直方图均衡化可以增强图像的对比度，提高图像的清晰度。
具体而言，直方图均衡化可以通过以下步骤实现：1. 计算图像的直方图，得到各个灰度级的像素数量；2. 计算累积分布函数，得到每个灰度级对应的累积概率；3. 根据累积概率将原始图像的像素值映射到新的灰度级。
直方图均衡化能够有效地增强图像的对比度，使得人脸特征更加明显，从而提高了人脸识别的准确性。
二、自适应直方图均衡化尽管直方图均衡化能够增强图像的对比度，但是它忽略了图像局部的细节信息，可能会导致图像过度增强或细节丢失的问题。
为了解决这一问题，人们提出了自适应直方图均衡化方法。
自适应直方图均衡化将图像分成多个小区域，对每个小区域进行直方图均衡化，从而保留了图像的细节信息。
自适应直方图均衡化的具体步骤如下：1. 将原始图像分成多个小区域；2. 对每个小区域进行直方图均衡化；3. 将均衡化后的小区域合并成最终的增强图像。
自适应直方图均衡化能够更好地保留图像的细节信息，提高了人脸识别的准确性。
三、多尺度Retinex算法多尺度Retinex算法是一种基于图像亮度的增强方法，它通过模拟人眼对亮度的感知来增强图像的细节。
多尺度Retinex算法通过计算图像在不同尺度上的亮度分布，然后将亮度分布与原始图像进行融合，从而得到增强后的图像。
多尺度Retinex算法的具体步骤如下：1. 将原始图像分解成多个尺度的图像；2. 对每个尺度的图像进行Retinex增强，得到亮度分布图像；3. 将亮度分布图像与原始图像进行融合，得到增强后的图像。
图像处理中直方图均衡化的使用教程
图像处理中直方图均衡化的使用教程图像处理中的直方图均衡化是一种常用的增强图像对比度的方法。
通过对图像的像素值进行重新分布，直方图均衡化可以使图像中的明暗区域更具有对比度，从而提高图像的质量和清晰度。
本文将介绍直方图均衡化的原理、应用场景以及具体的步骤。
1. 直方图均衡化的原理直方图均衡化的原理基于对图像的灰度级进行重新分布。
它通过将原始图像的像素值映射到新的像素值上，使得直方图在整个灰度范围内得到均匀分布。
这样就能够增强图像中的低对比度区域，提高图像的视觉效果。
2. 直方图均衡化的应用场景直方图均衡化在图像处理领域有着广泛的应用。
下面列举了一些常见的应用场景：- 增强图像的对比度：直方图均衡化可以使得图像中的亮度值更加均匀分布，提高图像的对比度，使得图像变得更加清晰。
- 增强图像的细节：直方图均衡化通过增强图像中的低对比度区域，可以使得细节更加显著，提高图像的可视化效果。
- 降低图像的噪声：直方图均衡化可以将图像中的噪声分布均匀化，从而减少噪声对图像质量的影响。
3. 直方图均衡化的步骤下面是使用直方图均衡化对图像进行处理的具体步骤：步骤 1: 将彩色图像转换为灰度图像如果原始图像是彩色图像，我们需要将其转换为灰度图像。
这是因为直方图均衡化是针对灰度级进行处理的。
步骤 2: 计算原始图像的像素值分布使用图像处理工具，计算原始图像中每个像素值的出现频率。
这样可以得到一个直方图，该直方图显示了原始图像中像素值的分布情况。
步骤 3: 计算累积分布函数通过对原始图像的直方图进行累积求和，得到一个累积分布函数。
该函数显示了每个像素值的累积出现频率。
步骤 4: 计算新的像素值根据累积分布函数，计算每个像素值的新的映射像素值。
这个计算公式可以根据具体的图像处理工具而有所不同。
步骤 5: 创建均衡化后的图像使用新的像素值替换原始图像中的像素值，将得到的图像称为均衡化后的图像。
4. 注意事项在使用直方图均衡化时，需要考虑以下几个注意事项：- 直方图均衡化可能会改变图像的整体亮度。
简述直方图均衡化的基本原理。
简述直方图均衡化的基本原理。
直方图均衡化是一种图像处理技术，它可以改善图像的视觉效果，从而使得图像变得更加清晰、对比度更高。
它的原理是通过将图像的亮度分布更均匀，使得图像的光线更加均衡，而不会给受光照不均匀的部分造成影响。
直方图均衡化可以分为两种：全局均衡化和局部均衡化。
全局均衡化通过改变图像的整体亮度分布来达到均衡化的目的，而局部均衡化则是改变局部亮度分布，以达到均衡化的效果。
首先，我们需要了解什么是图像的直方图以及它与均衡化的关系。
直方图是展示图像的亮度分布的一种图表，它可以帮助我们了解图像的光照状况，从而为均衡化提供参考。
直方图均衡化是基于均匀性的一种图像处理技术。
其基本原理是扩展图像的亮度分布，使得其均衡分布，而不会给受光照不均匀的部分造成影响。
这种技术可以很好地提高图像的对比度，从而使图像更加清晰。
全局均衡化是一种普遍使用的直方图均衡化技术，它可以通过改变图像亮度分布，从而达到均衡化的效果。
这一处理技术可以通过改变一幅图像的整体亮度和对比度来实现图像处理的目的。
另一种技术是局部均衡化，它可以通过改善局部的亮度分布，从而使得图像的整体质量得到改善。
局部均衡化可以有效地减少图像中局部的暗处和亮处，从而使得图像中的一些细节成分得到更加清楚的显示。
对于改善图像质量，所有这些技术都是必不可少的。
因此，任何一种图像处理技术，都应该用最有效的方式改善图像的质量，以实现最佳的视觉效果。
总之，直方图均衡化是一种提高图像对比度、降低图像的灰度级数以及改善图像的质量的一种有效的图像处理技术。
它的基本原理是通过改变图像的亮度分布，使得其均衡分布，从而达到均衡化的目的。
它可以有效地帮助我们改善图像的质量，以达到最佳的视觉效果。
简述直方图均衡化的基本原理
简述直方图均衡化的基本原理直方图均衡化，也称为图像增强是对图像进行增强，是研究图像处理和认知计算的研究内容。
它最早诞生于一百多年前的摄影技术，到了二十世纪八十年代，随着计算机技术的发展，用于图像处理的计算机算法也被用于直方图均衡化。
直方图均衡化的基本原理是将每一个灰度级别的图像分布调整到最大概率密度，使得其灰度分布最大化，从而提高图像的对比度，增强图像的细节结构，并减少噪声的影响。
首先，要计算灰度级别的分布。
通过计算得到不同灰度级别的像素数量，就可以得到灰度级别的百分比。
然后，根据灰度级别的最低百分比和最大百分比，计算每一个灰度级别的转换值，这些转换值就是灰度级别均衡化后的灰度值。
具体的计算方法是，将最低百分比记为L，最大百分比记为H，灰度级别1的转换值记为T1，灰度级别2的转换值记为T2，那么可以推出T2 =T1+(H-L)(2-1) 。
接下来，通过转换值对原始图像进行均衡化处理。
也就是说，将原始图像的每个像素的灰度值，替换成上面计算得出的转换值。
最后，就可以得到一幅均衡化后的图像。
直方图均衡化的优点在于能够有效地提高图像的对比度，增强图像的细节结构，从而达到较好的图像增强效果。
传统的灰度图像，最终图像的细节和结构可能会受到噪声的影响，但是通过直方图均衡化，可以减少噪声的影响，提高图像的清晰度。
然而，由于直方图均衡化是一种图像处理方法，所以它还有可能增加某些图像处理过程中可能出现的锯齿，导致不理想的处理效果。
总之，直方图均衡化是一种有效的图像增强技术，它旨在增强图像的对比度和细节结构，减少噪声的影响，使图像更加清晰。
它是利用计算机算法，根据不同灰度级别的分布情况，计算出每一个像素点的转换值，最终将原始图像的灰度值替换成新的均衡化值，从而达到图像增强的效果。
直方图均衡化原理
直方图均衡化原理
直方图均衡化是一种图像处理技术，目的是提高图像对比度并增强细节。
其原理是通过重新分配图像的灰度级，使得原始图像的像素值更均匀地分布在亮度范围内。
在直方图均衡化过程中，首先计算原始图像的灰度直方图。
灰度直方图是一个统计图，用来表示不同灰度级在图像中出现的频率。
然后，根据灰度直方图的统计结果，通过累积函数计算每个灰度级的累积频率。
累积函数将原始图像的像素值映射到新的像素值范围上。
在最后一步，通过将原始图像的每个像素值映射到新的像素值范围上，完成图像的均衡化。
通过重新映射，灰度级在整个亮度范围内得到了平均分布，从而增加了对比度，并提高了图像的细节。
直方图均衡化的优点是简单易实现，并且在许多图像处理任务中都能取得良好的效果。
然而，直方图均衡化也有一些限制。
例如，在有限的灰度级范围内，图像可能仍然存在过多的低对比度区域。
此外，该方法也可能导致图像噪点的增加。
因此，在实际应用中，可根据具体情况选择合适的图像增强方法。
《直方图的均衡化》课件
直方图均衡化的效果评估
直方图均衡化的效果可以通过比较处理前后的直方图、对比度和视觉效果来 评估，通常希望处理后的图像具有更均匀的像素值分布和更好的对比度。
结论和总结
直方图的均衡化是一种有效的图像增强技术，在图像处理和计算机视觉中具有广泛的应用，能够改善图 像的质量和视觉效果。
《直方图的均衡化》PPT 课件
直方图的均衡化是什么
直方图的均衡化是一种图像增强技术，通过调整图像的亮度分布，使得图像中的像素值更均匀地分布在 整个灰度范围内，从而改善图像的对比度和视觉效果。
直方图的基本概念
直方图是用于表示图像中像素值分布的统计图，横坐标表示像素值，纵坐标 表示该像素值对应的像素数量。
直方图的均衡化原理
直方图均衡化的原理是通过对图像的像素值进行变换，使得原始图像的像素值分布更均匀，同时增强图 像的对比度。
直Байду номын сангаас图均衡化的应用场景
直方图均衡化广泛应用于图像增强、图像处理、计算机视觉等领域，可以改 善图像的质量、增强图像的细节和对比度。
直方图均衡化的步骤
直方图均衡化的步骤包括计算原始图像的像素值累计分布函数、对像素值进 行映射，以及将映射后的像素值替换到原始图像中。
计算机视觉中的图像增强技术
计算机视觉中的图像增强技术图像增强技术是计算机视觉领域中的重要研究方向之一，旨在提高图像质量和增强图像的细节。
通过使用各种算法和技术，图像增强能够改善图像的亮度、对比度、清晰度等方面，使图像更加逼真和易于分析处理。
本文将介绍几种常见的计算机视觉中的图像增强技术。
一、直方图均衡化直方图均衡化是一种常见的图像增强技术，通过调整图像的像素值分布，使得图像在亮度和对比度上得到改善。
该技术基于直方图的分析，将图像的像素值映射到较广的范围内，使得亮度水平更加均衡。
直方图均衡化可以应用于灰度图像和彩色图像，并且对于各种类型的图像效果良好。
二、模糊和锐化模糊和锐化是图像增强中常用的技术。
模糊技术可以减少图像的噪声和细节，使得图像更加平滑。
常见的模糊技术包括高斯模糊、均值模糊等。
锐化技术则相反，可以增强图像的边缘和细节，使得图像更加清晰。
锐化技术常用的方法有拉普拉斯锐化、边缘增强等。
三、增强滤波增强滤波是一种基于图像频域分析的增强技术。
该技术通过对图像进行频域变换，提取频域信息，然后根据图像的特点进行相应的增强处理。
常见的增强滤波技术包括快速傅里叶变换（FFT）、小波变换等。
增强滤波可以有效地去除图像的噪声和模糊，提高图像的品质。
四、对比度增强对比度增强是一种提高图像亮度差异的技术。
该技术通过调整图像的像素值，使得图像中的亮部和暗部之间的差异更加明显，提高图像的视觉效果。
对比度增强常用的方法有直方图拉伸、对比度增强函数等。
对比度增强可以使图像中的细节更加鲜明，提高图像的可视化效果。
五、超分辨率重建超分辨率重建是一种特殊的图像增强技术，旨在提高图像的分辨率和细节。
该技术可以通过多帧图像的融合、插值和恢复等方法，使得图像的细节更加清晰，增强图像的可见细节。
超分辨率重建常用的算法包括基于插值的方法、最小二乘法等。
总结：计算机视觉中的图像增强技术是提高图像质量和增强图像细节的重要手段。
本文介绍了几种常见的图像增强技术，包括直方图均衡化、模糊和锐化、增强滤波、对比度增强和超分辨率重建。
直方图均衡化
直方图均衡化
0≤r≤1 • T (r) 满足下列两个条件： （1） 在区间0≤r≤1中为单值且单调递增 （2）当0≤r≤1时,0≤ ≤1 • 条件（1）保证原图各灰度级在变换后仍保
定义（2）：
一个灰度级在范围[0，L-1]的数字图像的直 方图是一个离散函数
p(rk ) nk rk / n
n 是图像的像素总数
nk是图像中灰度级为rk的像素个数
rk是第 个灰度级， = 0,1,2,…,L-1
比较两种定义
h(rk ) nk
p(rk ) nk / n
其中，定义（2）
定义(1) 定义(2)
直方图均衡化
对于离散值：
pr
(rk
)
nk n
已知变换函数的离散形式为：
sk 称作直方图均衡化
将输入图像中灰度级为 rk（横坐标）的像素映射到
输出图像中灰度级为 s k（横坐标）的对应像素
得到：
即：
sk
T(rk )
k j0
pr (rj )
k j0
nj n
• 使函数值正则化到[0,1]区间，成为实数函数
• 函数值的范围与象素的总数无关
• 给出灰度级 rk 在图像中出现的概率密度统
计
图像直方图的定义举例
直方图均衡化
• 直方图应用举例——直方图均衡化 • 希望一幅图像的像素占有全部可能的灰度级 且分布均匀，能够具有高对比度
• 使用的方法是灰度级变换：s T (r)
持从黑到白（或从白到黑）的排列次序
• 条件（2）保证变换前后灰度值动态范围的 一致性
直方图均衡化的原理和作用
直方图均衡化的原理和作用直方图均衡化是一种常见的图像处理技术，用于增强图像的对比度和视觉效果。
它的原理是通过重新分布图像的灰度级别，使得图像中的像素灰度值分布更加均匀，从而改善图像的视觉效果。
在进行直方图均衡化时，首先需要获取图像的灰度直方图，然后根据灰度直方图的累积概率密度函数对图像的像素进行重新分配。
直方图均衡化的作用主要体现在以下几个方面：1. 增强图像的对比度：直方图均衡化可以有效地增强图像的对比度，使得图像中不同区域的灰度级别更加明显，从而使得图像的细节更加清晰。
2. 提高图像的视觉效果：通过直方图均衡化，图像的灰度级别分布更加均匀，可以使得图像看起来更加自然和真实，同时增强了图像的视觉效果，使得观看者更容易理解和分析图像内容。
3. 抑制背景噪声：在图像处理中，背景噪声往往会影响图像的清晰度和质量。
通过直方图均衡化可以有效地抑制背景噪声，使得图像更加清晰和易于分析。
4. 增强图像的细节：直方图均衡化可以增强图像的细节，使得图像中的纹理和结构更加清晰和突出，同时也能够凸显出图像中的一些微弱的特征。
直方图均衡化的原理是基于图像的灰度级别分布的重新分配，其具体操作过程如下：1. 获取图像的灰度直方图：首先需要对图像进行灰度化处理，然后统计不同灰度级别的像素点数量，从而得到图像的灰度直方图。
2. 计算灰度直方图的累积概率密度函数：根据图像的灰度直方图，可以计算出每个灰度级别对应的累积概率密度函数，即将原始的灰度级别映射到新的灰度级别上。
3. 根据累积概率密度函数对像素进行重新分配：根据计算得到的累积概率密度函数，可以将图像中的每个像素的灰度级别重新映射到新的灰度级别上，从而得到均衡化后的图像。
通过以上操作，可以实现直方图均衡化，从而改善图像的对比度和视觉效果。
需要注意的是，直方图均衡化可能会增强图像中的噪声和细小的纹理，因此在实际应用中需要结合具体的图像特性进行调整，以达到最佳的效果。
总之，直方图均衡化是一种有效的图像处理技术，通过重新分配图像的灰度级别，可以增强图像的对比度，改善图像的视觉效果，并抑制背景噪声，使得图像更加清晰和易于分析。
数字图像处理中的直方图均衡化使用注意事项
数字图像处理中的直方图均衡化使用注意事项直方图均衡化是一种通过分布调整来改善图像对比度的方法。
它通过重新分布图像的像素值以增强其视觉效果。
在数字图像处理中，直方图均衡化是一项常用的技术，但在使用过程中需要注意以下几个方面。
首先，直方图均衡化可能会导致图像细节丢失的问题。
因为直方图均衡化会根据像素值的分布进行调整，从而扩展像素值的范围，使得亮度范围更广。
但这也可能导致低对比度区域的细节消失，从而影响图像细节。
因此，在进行直方图均衡化时，应该密切关注图像的细节信息，尽量避免过度调整图像的对比度。
其次，直方图均衡化可能引起噪声的增加。
在直方图均衡化的过程中，图像的亮度分布被调整，可能会增加图像的噪声。
这是因为噪声通常与图像的低亮度区域有关，当低亮度区域被调整时，噪声也可能被放大。
为了减少噪声的影响，可以在均衡化之前对图像进行去噪处理，或者采用自适应的直方图均衡化方法，以避免过度增加图像噪声。
另外，直方图均衡化也可能导致图像的颜色失真问题。
因为直方图均衡化是基于像素值的灰度分布进行调整，对彩色图像来说，它可能会改变图像的颜色分布，从而造成颜色失真。
为了避免这种情况，可以在进行直方图均衡化前将图像转换为HSV颜色空间，并只对亮度（Value）通道进行均衡化，这样可以避免颜色的偏移。
此外，直方图均衡化的效果可能受到图像的动态范围限制。
在某些情况下，图像的动态范围可能不足以支持完整的直方图均衡化。
比如，当图像的某些区域非常亮或非常暗时，直方图可能会在动态范围两端产生剧烈的波动，从而导致图像的细节丢失或噪声增加。
为了解决这个问题，可以采用自适应的直方图均衡化方法，以根据图像的局部动态范围来进行调整，减少对整体图像的影响。
最后，直方图均衡化的选择需要根据具体的应用需求来确定。
直方图均衡化可以改善图像的对比度，使图像更加清晰和易于处理。
但对于一些特定的图像处理任务，如目标检测、图像识别等，直方图均衡化可能并不适用。
直方图均衡化的本质和作用
具体实现方法是首先计算每个像素点周围的局部阈值， 然后根据阈值将像素点的灰度值分为两类或多类，最 后对每类像素点进行直方图均衡化。
优点是能够更好地处理具有特定分布和噪声的图像； 缺点是计算复杂度较高，且阈值的选择对结果影响较
大。
感谢您的观看
THANKS
01
直方图均衡化通过拉伸图像的对比度，使得图像的 细节更加突出，提高了图像的视觉效果。
02
通过扩展像素值的动态范围，直方图均衡化使得图 像中的亮部和暗部细节都得到更好的展示。
03
对比度的提高有助于增强图像的层次感和立体感， 使得图像更加生动逼真。
增强图像的细节信息
01 直方图均衡化通过拉伸像素值的动态范围，使得 图像中的细节信息得到更好的展示。
02 对于低对比度图像，直方图均衡化能够增强其细 节表现，提高图像的分辨率。
03 在医学影像、卫星遥感等领域，增强细节信息对 于后续的分析和识别至关重要。
改善图像的视觉效果
01
直方图均衡化能够改善图像的视觉效果，使得图像更加清晰、 自然。
02
通过调整像素值的分布，直方图均衡化能够消除图像中的噪声
和干扰，提高图像的质量。
直方图均衡化的本质和作用
目 录
• 直方图均衡化的定义 • 直方图均衡化的本质 • 直方图均衡化的作用 • 直方图均衡化的优缺点 • 直方图均衡化的实现方法
01
直方图均衡化的定义
直方图均衡化的概念
直方图均衡化是一种图像处理技术， 通过拉伸图像的灰度直方图，使其均 匀分布在整个灰度级别范围内，从而 提高图像的对比度和动态范围。
改善视觉效果有助于提高图像的辨识度和可读性，使得图像更
03
加易于分析和处理。
直方图均衡化
直⽅图均衡化今天学习了下直⽅图均衡化的原理。
先来看看维基百科上的⼀个例⼦： 从这张未经处理的灰度图可以看出，其灰度集中在⾮常⼩的⼀个范围内。
这就导致了图⽚的强弱对⽐不强烈。
直⽅图均衡化的⽬的，就是使得灰度分布尽可能平均地“填满”整个灰度空间（0~255），就是做到直⽅图的上界是⼀条平⾏于X轴的直线（理想化）。
有了这个⽬标之后，开始推导。
这个推导过程从连续函数出发。
第⼀步：建⽴⼀个从灰度r到s的映射s=T(r)第⼆步：将均衡化后的直⽅图的分布H B 表⽰成原图灰度分布H A 的函数 --> H B(s)=H A(r)/T(r)，原理见下。
第三步：理想化的灰度分母应为常数，得T(r)=k*H A(r)，不妨另：k=C/A o .（A o为所有像素数）第四步：两边同时积分(0->L)，由密度函数的归⼀化条件得 : s=T(L)=C，因为s取值也是0->L，所以C=L。
第五步：把连续函数写成离散形式以适应计算机的处理。
（写出来⼤概就是这样，⾃⼰也能理解，但是总是感觉怪怪的） 可以看出，直⽅图均衡化只是将直⽅图进⾏了伸缩变换，或者说是⼀个搬移。
将变化律低的部分挤压，将变化率⾼的部分拉伸，得到⼀个两边变化陡峭中间平滑的灰度分布（单峰的话就很明显）。
可以看看维基百科上直⽅图均衡化之后的例⼦： 通过观察可以发现，由于中间部分灰度被拉伸了，灰度的取值变得不是很“连续”。
这个就是直⽅图均衡化的⼀个缺点吧。
（其实是离散的问题）———————————————————————————————————————————————————————————————————————————————闲着⽆聊搞了个最简单的直⽅图均衡化⼩程序，⼤家可以⾃⼰拿去试⼀下。
接下来的计划是做⾃适应直⽅图均衡化和对⽐对限制的直⽅图均衡化。
代码：#include <iostream>#include <string>#include <io.h>#include <opencv2/opencv.hpp>#include<math.h>#include<cv.h>using namespace std;using namespace cv;void main(int argc, char** argv){//变量定义//图⽚类IplImage *src , *dst;IplImage *histframesrc , *histframedst;CvSize size;//直⽅图类CvHistogram *histo_src , *histo_dst;int scale;float histmin,histmax;int bins=256;float range[]={0,255};float *ranges[]={range};//杂家int i,j,k,m,n; //循环变量……⽽已float s_r[256]; //S(r)映射函数//---------------------------------------------------------------src=cvLoadImage("11.jpg",0); //图⽚变量初始化cvShowImage("src",src);size=cvGetSize(src);dst=cvCreateImage(size,8,1);histo_src=cvCreateHist(1,&bins,CV_HIST_ARRAY,ranges); //直⽅图初始化histo_dst=cvCreateHist(1,&bins,CV_HIST_ARRAY,ranges);cvCalcHist(&src,histo_src,0,0); //计算直⽅图cvNormalizeHist(histo_src,1); //归⼀//累加，求S(r)映射s_r[0]=cvQueryHistValue_1D(histo_src,0);for(i=1;i<=255;i++){s_r[i]=s_r[i-1]+cvQueryHistValue_1D(histo_src,i);}//当然要把是S(r)归⼀到255啦for(i=0;i<=255;i++){s_r[i]=cvRound(s_r[i]*255);}//遍历图像并由sr关系进⾏直⽅图均衡化啦CvScalar s;for(m=0;m<size.height;m++){for(n=0;n<size.width;n++){s=cvGet2D(src,m,n);i=s.val[0];i=s_r[i];s.val[0]=i;cvSet2D(dst,m,n,s);}}//计算dst直⽅图cvCalcHist(&dst,histo_dst,0,0);cvNormalizeHist(histo_dst,1);//SHOWOFF⼀下啦cvShowImage("dst",dst);scale=1;//画出src和dst的直⽅图histframesrc=cvCreateImage( cvSize(bins*scale,256),8,1);histframedst=cvCreateImage( cvSize(bins*scale,256),8,1);//src的cvGetMinMaxHistValue(histo_src , &histmin , &histmax , 0 , 0 );for(int i = 0; i < bins; i++){/** 获得直⽅图中的统计次数，计算显⽰在图像中的⾼度 */float bin_val = cvGetReal1D(histo_src->bins,i);bin_val=bin_val*255/histmax;s.val[0]=cvRound(bin_val);cvRectangle(histframesrc,cvPoint(i*scale,256),cvPoint((i+1)*scale,256-bin_val),s,-1,8,0); }cvShowImage("src's hisogram",histframesrc);//dst的cvGetMinMaxHistValue(histo_dst , &histmin , &histmax , 0 , 0 );for(int i = 0; i < bins; i++){/** 获得直⽅图中的统计次数，计算显⽰在图像中的⾼度 */float bin_val = cvGetReal1D(histo_dst->bins,i);bin_val=bin_val*255/histmax;cout<<bin_val<<"\t";s.val[0]=cvRound(bin_val);cvRectangle(histframedst,cvPoint(i*scale,256),cvPoint((i+1)*scale,256-bin_val),s,-1,8,0); }cvShowImage("dst's hisogram",histframedst);//输出sr试⼀下for(i=0;i<=255;i++)cout<<s_r[i]<<"\n";for(;;)if(cvWaitKey(0)==27)break;}结果：（直⽅图变得平缓了但是中间部分变得稀疏了）。
简述直方图均衡化的基本原理。
简述直方图均衡化的基本原理。
直方图均衡化是图像处理领域广泛使用的一种技术，它主要用来平衡图像中各个亮度区域。
它可以改善图像的质量，提高图像的局部对比度，而且，这种技术很简单，易于实现。
1.什么是直方图均衡化直方图均衡化是一种用于改善图像质量的算法，能够提高图像的局部对比度和细节，这也是为什么会有这么大的流行度的原因之一。
按照其基本思想，直方图均衡化的目的是改善图像中暗部和亮部的区分度，使其直方图更平坦，从而改善图像的局部对比度。
2.直方图均衡化的原理直方图均衡化是基于直方图概率分布转换（HDPT）实现的，它使原本呈现出偏好的直方图（例如不均衡或不清晰）变得更加均匀。
具体来说，直方图均衡化通过对图像的每个像素的亮度值进行重新映射，以实现直方图的均衡化。
首先，计算出每个像素的累积直方图（CDH），并将其映射到（0，255）的范围内。
然后，将每个像素的亮度值重新映射为与 CDH应的亮度值，从而实现直方图的均衡化。
3.方图均衡化的优势直方图均衡化具有很多优点，下面列举其中几点：（1）改善图像质量：直方图均衡化可以提高图像的局部对比度，可以改善图像的质量；（2）易于实现：直方图均衡化算法非常简单，它只需要更改图像的像素值，而不需要昂贵的计算资源；（3）对不同亮度区域均衡：直方图均衡化可以使不同亮度区域之间的光照差异更加均衡，从而提高图像的整体质量；（4）减少图像噪声：由于直方图均衡化可以改变图像中各个亮度区域之间的差异，因此可以减少图像噪声的影响，从而提高图像质量。
4.直方图均衡化的应用直方图均衡化主要用于图像处理，有助于改善图像的质量，尤其是失真或模糊的图像。
此外，它还可以用于多媒体处理，如视频传输，视频压缩，图像压缩等，以提高这些多媒体文件的质量。
此外，直方图均衡化还可以用于计算机视觉，机器学习等领域。
以上是关于直方图均衡化的基本原理和其相关应用的简单介绍。
随着技术的进步，直方图均衡化将会得到更加深入的研究，以提高图像处理技术的效率和质量。
直方图均衡化方法
直方图均衡化方法
直方图均衡化是一种用来增强图像对比度的技术，它通过重新分布图像像素的灰度级来拉伸图像的动态范围。
下面介绍一种基本的直方图均衡化方法：
1. 计算原始图像的灰度直方图：统计每个灰度级出现的像素数量。
2. 计算原始图像的累积分布函数（CDF）：将每个灰度级的像素数量加到前一个灰度级的像素数量上，得到一个累积的像素数量曲线。
3. 计算均衡化后的累积分布函数：将CDF映射到新的像素值范围上，通常是0到255。
4. 计算均衡化后的灰度级映射表：将均衡化后的CDF映射到0到255的范围上。
5. 根据映射表，对原始图像的每个像素进行像素值替换：将原始像素值替换为对应的均衡化后的像素值。
6. 输出均衡化后的图像。
通过这个方法，直方图均衡化可以使得图像的像素值更均匀地分布在整个灰度级范围内，从而增强图像的对比度。
直方图均衡化实验报告
直方图均衡化实验报告直方图均衡化实验报告引言：直方图均衡化是一种常用的图像处理技术，它可以增强图像的对比度和细节，使得图像更加清晰明亮。
本实验旨在通过实际操作验证直方图均衡化的效果，并探讨其在不同场景下的应用。
实验步骤：1. 图像获取与预处理：选择一张高对比度的彩色图像作为实验对象，通过图像处理软件将其转换为灰度图像。
确保图像的亮度范围适中，避免过亮或过暗的情况。
2. 直方图均衡化算法：实现直方图均衡化算法的代码，可以使用Python等编程语言。
算法的核心思想是将原始图像的像素值映射到新的像素值，使得新图像的直方图均匀分布在整个灰度范围内。
3. 实验结果展示：将经过直方图均衡化处理后的图像与原始图像进行对比展示。
通过观察图像的对比度、亮度和细节等方面的变化，评估直方图均衡化算法的效果。
实验结果与分析：经过直方图均衡化处理后，图像的对比度明显增强，细节更加清晰可见。
原本过亮或过暗的区域得到了适当的修正，使得整个图像的亮度分布更加均匀。
同时，图像中的细节也得到了突出，使得观察者能够更好地识别和分析图像中的内容。
在实际应用中，直方图均衡化可以用于图像增强、目标检测、图像匹配等领域。
例如，在安防监控系统中，直方图均衡化可以提高图像的对比度，使得目标物体更加明显，有利于目标检测和识别。
在医学图像处理中，直方图均衡化可以增强图像的细节，有助于医生对病灶的判断和诊断。
然而，直方图均衡化也存在一些局限性。
首先，直方图均衡化是一种全局操作，对整个图像进行处理，可能会导致某些局部细节的损失。
其次，直方图均衡化对于亮度变化较大的图像效果较差，可能会导致过度亮化或过度暗化的问题。
因此，在实际应用中，需要根据具体情况选择合适的图像处理方法。
结论：通过本次实验，我们验证了直方图均衡化在图像处理中的有效性。
直方图均衡化可以增强图像的对比度和细节，使得图像更加清晰明亮。
然而，直方图均衡化也存在一些局限性，需要根据具体情况选择合适的图像处理方法。
直方图均衡化
直⽅图均衡化1. 基于 HSV 颜⾊模型的直⽅图均衡化图像去雾技术直⽅图均衡化是⼴泛采⽤的⼀种图像增强技术,计算过程简单,⼀般可以取得明显的增强效果, 但是容易导致增强后的图像出现局部⾊彩暗淡。
有限对⽐度⾃适应直⽅图均衡化可以较好地解决这种问题,但是易导致图像局部颜⾊失真。
基于 HSV 颜⾊模型的直⽅图均衡化去雾技术在直⽅图均衡化技术及有限对⽐度⾃适应直⽅图均衡化技术的基础上,充分考虑⼈眼视觉特点,结合 HSV ⾊彩模型进⾏去雾,较好解决了图像局部⾊彩暗淡及颜⾊失真的问题,且去雾效果显著。
1. 1 直⽅图均衡化 直⽅图均衡化⼜称为直⽅图平坦化或线性化, 是⼀种常⽤的图像对⽐度增强⽅法,考虑到雾霾图像对⽐度低的特点,反映到直⽅图上则具有动态范围较窄、集中式单峰的形状,利⽤直⽅图均衡化技术将使其处理为分布均衡、动态范围⼤的形状,从⽽增强对⽐度[5] 。
具体算法步骤如下:Step1:对输⼊雾霾图像各灰度级的像素数⽬ni(0 ≤ i ≤ L - 1,L 为灰度级总数)进⾏统计;Step2:计算概率密度 pr,如公式 1 所⽰: pr(rk) = nk / n k = 0,1,2,…,L - 1 (1)Step3:计算变换函数, 如公式 2 所⽰: sk = ∑ k pr(rj) k = 0,1,2,…,L - 1 (2)Step4: 输出图像中灰度级各像素 sk 由输⼊图像中灰度级为 rk 的各像素映射所得,计算如公式 3 所⽰: gk = INT(L - 1) sk(rk) / (L - 1) (3) ⾄此,得到的输出图像为经过直⽅图均衡化后的结果。
由于直⽅图均衡化把图像直⽅图“强制性” 平坦化,根据公式 1 ~ 3,任何图像经过处理后,其处理结果是唯⼀的,图像很容易出现局部暗淡的效果, ⽽有限对⽐度⾃适应直⽅图均衡化(CLAHE)可以较好地解决上述问题。
1. 2 有限对⽐度⾃适应直⽅图均衡化 基本思想:将输⼊图像分为若⼲个较⼩区域, 例如⼤⼩的⼩块,然后对于每个块逐个进⾏所谓的直⽅图匹配法进⾏处理,通过计算局部直⽅图,每个⼩区域都必须使⽤对⽐度限幅重新分布亮度,增强局部细节,最后通过使⽤双线性内插将相邻的⼩块拼接起来,得到处理之后的图像[5]。
简述直方图均衡化的基本原理。
简述直方图均衡化的基本原理。
直方图均衡化是图像处理的一种基本技术，它可以改变图像的对比度和亮度，使其看起来更加饱满和生动。
这一技术的主要目的是将图像的灰度像素转换成具有分布均匀的非线性像素，从而增强图像的整体视觉效果。
此外，它还可以改善图像的景深和清晰度，从而使其更加清晰明了。
直方图均衡化技术的原理是，它基于图像的直方图，将图像中的灰度像素值（具有范围从0到255的灰度级）调整到更均匀的分布水平，从而提高图像的对比度和亮度。
这种技术将像素的分布表示为直方图，它通过拉伸或压缩灰度级来改善图像的对比度和亮度，使其看起来更加饱满和生动。
一般来说，直方图均衡化的步骤主要有三步：（1）计算直方图。
首先，需要计算输入图像的灰度直方图，以确定该图像中灰度级的分布范围。
（2）拉伸直方图。
其次，根据输入图像的灰度直方图，使用相应的均衡化函数（lut）将其灰度级调整到更均匀的分布水平。
（3）输出结果。
最后，将输出的结果数据存储到图像文件中，即完成了直方图均衡化。
通过直方图均衡化，可以将图像从一个较低的对比度和亮度水平转换到更高的对比度和亮度水平，从而改善图像的整体视觉效果。
它的使用范围非常广泛，在日常的照片处理、影片制作等行业，都可以看到它的身影。
直方图均衡化的另一个常用应用场景是图像去噪，它可以有效的削弱图像中的噪音，同时也能改善图像的景深和清晰度。
这一技术非常有效，可以帮助人们有效地提高照片和视频的质量，使其看起来更加清晰明了。
从本质上讲，直方图均衡化是一种统计学方法，它可以把图像的灰度分布从一种不均衡的分布转换到一种较为均衡的分布，从而达到增强对比度和亮度，改善整体视觉效果的效果。
因此，直方图均衡化在图像处理中具有非常重要的意义。
总之，直方图均衡化是一种既简单又有效的图像处理方法。
它有效的改善了图像的对比度和亮度，使其看起来更加饱满和生动。
它还可以有效地削弱图像中的噪音，改善图像的景深和清晰度，使其更加清晰明了。
直方图均衡化
1 直方图均衡化原理、目标、应用及编程实现1.1 直方图均衡化原理直方图均衡化处理的“中心思想”是把原始图像的灰度直方图从比较集中的某个灰度区间变成在全部灰度范围内的均匀分布。
直方图均衡化就是对图像进行非线性拉伸，重新分配图像像素值，使一定灰度范围内的像素数量大致相同。
直方图均衡化就是把给定图像的直方图分布改变成“均匀”分布直方图分布。
直方图规定化直方图均衡化的优点是能自动增强整个图像的对比度,但它的具体增强效果不易控制,处理的结果总是得到全局的均衡化的直方图.实际工作中,有时需要变换直方图使之成为某个特定的形状,从而有选择地增强某个灰度值范围内的对比度,这时可采用比较灵活的直方图规定化方法.直方图规定化增强处理的步骤如下:令Pr （r ）和Pz （z ）分别为原始图像和期望图像的灰度概率密度函数。
如果对原始图像和期望图像均作直方图均衡化处理，应有⎰==x r dr r P r T S 0)()((1) ⎰==xz dzz p Z G V 0)()((2) )(1V G Z -= (3)由于都是进行均衡化处理，处理后的原图像概率密度函数Ps （S ）及理想图像概率密度函数PV （V ）是相等的。
于是，我们可以用变换后的原始图像灰度级S 代替（2）式中的V 。
即Z = G - 1（S ） （4）这时的灰度级Z 便是所希望的图像的灰度级。
此外，利用（1）与（3）式还可得到组合变换函数Z = G - 1［T （r ）］ （5） 对连续图像，重要的是给出逆变换解析式。
对离散图像而言，有n n Z P ii Z =)( (6)∑-===10)()(l i i z i i Z P Z G V (7))]([)(11i i i r T G S G Z --== (8)1.2直方图均衡化目标及应用这种方法通常用来增加许多图像的局部对比度，尤其是当图像的有用数据的对比度相当接近的时候。
通过这种方法，亮度可以更好地在直方图上分布。
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图像增强是数字图像处理的基本内容。
遥感图像增强是为特定目的，突出遥感图像中的某些信息，削弱或除去某些不需要的信息，使图像更易判读。
图像增强的实质是增强感兴趣目标和周围背景图像间的反差。
它不能增加原始图像的信息，有时反而会损失一些信息。
它也是计算机自动分类一种预处理方法。
目前常用的图像增强处理技术可以分为两
大类：空间域和频率域的处理。
主要内容包括基于直方图的处理、图像平滑以及图像锐化等。
空间域处理是指直接对图像进行各种运算以得到需要的增强结果。
频率域处理是指先将空间域图像变换成频率域图像，然后在频率域中对图像的频谱进行处理，以达到增强图像的目的。
6.2.1 图像灰度的直方图
图像灰度直方图反映了一幅图像中灰度级
与其出现概率之间的关系。
对于数字图像，由于图像空间坐标和灰度值都已离散化，可以统计出灰度等级的分布状况。
数字图像的
灰度编码从0，1，2，…，2n－1（n为图像量化时的比特数），每一个灰度级的像元个数mi可以从图像中统计出来，整幅图像的像元数为M，则任意灰度级出现的频率为：
（6－20）
（6－21）
由2n个P值即可绘制出数字图像的灰度直方图，如图6－5。
图像直方图随图像不同而不同，不同图像有不同的直方图。
图6－5数字图像直方图
灰度直方图可以看成是一个随机分布密度函数，其分布状态用灰度均值和标准差两个参数来衡量。
灰度均值为：
(6－22)
式中：为整幅图像灰度平均值；
X ij为（i,j）处像元的灰度值；
R为图像行数；
L为图像列数；
M=R*L为图像像元总数；
标准差：
Xi：i处像元的灰度值
直方图分布状态不同，图像特征不同，如图6－6所示。
a图像直方图靠近低灰度区，该图像属于低反射率景物图像；
b图像为高反射率景物图像；
c图像直方图标准差偏小，为低反差景物图像；
d图像直方图的标准差较大，为高反差景物的图像；
e图像直方图呈现出多峰，图中有多种地物出现的频率较高；
f图像直方图呈现出双峰，并且高亮度地物（如云、白背景等）出现频率高。
图像直方图所包含的面积为1，即有：（6－24）
如果用F表示累积分布函数，则有：
（6－25）
累计分布函数用图6－7来表示，图像下部为图像直方图，虚线部分为累积直方图。
基于直方图增强就是对一幅给定的图像的
直方图按要求一定目的进行修改，以达到改善图像的目的。
6.2.2线性变换
简单线性变换是按比例拉伸原始图像灰度
等级范围，一般为了充分利用显示设备的显示范围，使输出直方图的两端达到饱和。
变化前后图像每一个像元呈一对一关系，因此像元总数不变，亦即直方图包含面积不变。
图6－7 图像累积直方图
线性变换通过一个线性函数实现变换，其数学表达式为：
（6－26）
式中：—经线性变换后输出像元的灰度值；
dij—原始图像像元灰度值；
A和B为常数，A和B可以根据需要来确定：（6－27）
（6－28）
式中：—增强后图像的最大灰度值和最小灰度值；
—为原始图像中最大和最小灰度值。
将A和B代入（6－26）式，有
（6－29）
线性变换过程可用图6－8来表示。
图6－8灰度变换的三种情况
在实际计算时，一般先建立一个查找表，即建立原始图像灰度和变换后图像灰度之间对应值，在变换时只需使用查找表进行变换即可（如表6－1），这样计算速度将极大提高。
图像灰度变换查找表表6－1
由于遥感图像的复杂性，线性变换往往难以满足要求，因此在实际应用中更多地采用分段线性变换（图6－8b），可以拉伸感兴趣目标与其他目标之间的反差。
6.2.3直方图均衡
直方图均衡是将随机分布的图像直方图修改成均匀分布的直方图（图6－9），其实质是对图像进行非线性拉伸，重新分配图像像元值，使一定灰度范围内的像元的数量大致相等。
图6－9直方图均衡
图中(a)为原始图像直方图，可用一维数组P （A）表示，有：
图中b为均衡后的图像直方图，也用数组表示，有：
其中：
m为均衡后的直方图灰度级。
因此直方图均衡需知道图像均衡后的灰度级m。
由直方图可知：
（6－30）
为了达到均衡直方图的目的，可用累加的方法来实现，即：
当
时，原图像上的灰度为d0, d1 ,d2,…dk的像元都合并成均衡后的灰度dˊ0，同理：
当
时dk,+1 , dk+2,…dL合并为dˊ1，依次类推直到
时dR,dR+1 ,…dn－1合并为dˊm－1。
可以用累积值直方图来图解解求，均衡直方图在原灰度轴上的区间，如图6－10所示，在P轴上等分m份，通过累积值曲线，投影到G轴上，则G轴上交出的各点就为均衡所取的原直方图灰度轴上的区间值。
一般先求出区间阈值，列成查找表，然后对整幅图像每个像元查找它们变换后的灰度值。
图6－10直方图均衡图解
直方图均衡后每个灰度级的像元频率，理论上应相等，实际上为近似相等，直接从图像上看，直方图均衡效果是：
•各灰度级所占图像的面积近似相等，因为具有相同灰度值的像素不可能分割；•原图像上频率小的灰度级被合并，频率高的灰度级被保留，因此可以增强图像上大面积地物与周围地物的反差。
如图6－11。
•如果输出数据分段级较小，则会产生一个初步分类的视觉效果。
原始直方图均衡后直方图
图6－11直方图均衡的结果
6.2.4 直方图正态化
直方图正态化是将随机分布的原图像直方图修改成高斯分布。
如图6－12所示。
6－12直方图正态化
设原图像的直方图：
正态化图像直方图：
正态分布公式为：
（6－31）
式中x为变量，为均值，σ为标准差，由于图像是非负的、有限的，数字图像又是离散函数，所以正态公式可写为：
（6－32）
式中，x为直方图的每个元素值（即每个灰度处的频率值）Pb0,P b1，…;P(x)是正态曲线下的面积， P（x）=1
对于某一区间的频率累加值为：
（6－33）
修改直方图的方法与直方图均衡类似，采用累加方法，即当
（6－34）
时原图像直方图上灰度值0——K合并为正态化图像的灰度值0，当
（6－35）
时，则原图像上灰度值k+1—L合并为正态化图像的第一个灰度值，依次类推，可以得到正态化后的图像。
6.2.5 直方图匹配
直方图匹配是通过查找表使得一个图像的
直方图与另一个图像直方图类似，亦属于非线性变换。
直方图的匹配对在不同时间获取的同一地区或邻接地区的图像；或者由于太阳高度角或大气影响引起差异的图像匹配
很有用。
特别是对图像镶嵌或变化检测有用。
为了使图像直方图匹配获得好的结果，两幅图像应有相似的特性：
1．图像直方图总体形状应类似；
2．图像中黑与亮特征应相同；
3．对某些应用，图像的空间分辨率应相同；
4．图像上地物分布应相同，尤其是不同地
区的图像匹配。
如果一幅图像里有云，而另一幅没有云，那么在直方图匹配前，应将其中一幅里的云去掉。
为了进行图像直方图匹配，同样可以建立一个查找表，作为将一个直方图转换成另一个直方图的函数。
6.2.6 密度分割
密度分割与直方图均衡类似。
产生一个阶梯状查找表，原始图像的灰度值被分成等间隔的离散的灰度级，每一级有其灰度值。
进行密度分割时，需知道输出直方图的范围和密度分割层数，然后建立阶梯级查找表，使得输出的每一个层有相同的输入灰度级。
最后对每一层赋新灰度值或颜色，就可以得到一幅密度分割图像。
密度分割可以看成是线性变换的一种，用下式计算：
（6－36）
n为密度分割的层数，其分割过程用图6－
13表示。
密度分割也可以用非线性分割方法。
图6－13 密度分割
6.2.7 其他非线性变换
非线性变换（图6－8－b）还有很多方法，如对数变换、指数变换、平方根变换、标准偏差变换、直方图周期性变换。
前三种变换可用下面的算式：
对数变换：
（6－37）
指数变换：
（6－38）
平方根变换：
（6－39）
上式中
（6－40）
（6－41）
?
F为对应的函数，LOG、EXP、SORT上述三种变换过程可用图6－14描述。
?
图6－14三种非线性变换
6.2.8 灰度反转
灰度反转是指图像灰度范围进行线性或非
线性取反，产生一幅与输入图像灰度相反的图像，其结果是原来亮度的地方变暗，原来暗的地方变亮。
灰度反转有两种算法：
一个是条件反转，其表达式为：
当(6－42)
当(6－43)
其中D为输入图像灰度且已归一化（0－1.0），Dout为输出反转灰度。
另一个为简单反转，其表达式为：
（6－44）
第一种方法强调输入图像中灰度较暗的部分，第二种方法则是简单取反。