图像直方图规定化

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本文介绍了图像直方图规定化的概念,它用于图像增强和颜色校正。通过匹配源图像和目标图像的直方图,实现灰度分布相似。主要步骤包括计算累积分布函数、建立灰度级别映射,并提供了MATLAB实现的示例代码。

图像直方图规定化是一种数字图像处理技术,用于将一幅图像的直方图匹配到另一幅图像的直方图。这种技术常用于图像增强、颜色校正和图像风格迁移等应用中。在本文中,我们将介绍图像直方图规定化的原理,并提供相应的 MATLAB 源代码示例。

直方图规定化的目标是将源图像的直方图变换为目标图像的直方图。这样做可以使得源图像和目标图像在灰度分布上更加相似,从而实现对图像的风格转换或色彩校正。直方图规定化的基本步骤如下:

  1. 计算源图像和目标图像的累积分布函数(CDF)。CDF 可以通过计算图像的直方图并对其进行归一化得到。

  2. 对于源图像中的每个灰度级别,找到与之对应的目标图像灰度级别。可以通过比较源图像和目标图像的 CDF 来实现。

  3. 将源图像中的每个像素值映射到对应的目标图像灰度级别。这可以通过构建一个灰度级别映射表来实现。

下面是一个使用 MATLAB 实现图像直方图规定化的示例代码:

% 读取源图像和目标图像
sourceImage = imread('source_image.jpg')
彩色图像直方图规定旨在使彩色图像直方图符合特定的分布,以改善图像的视觉效果或满足特定的处理需求。 ### 原理 在进行彩色图像直方图规定时,由于彩色图像包含多个通道(如RGB通道),一般有两种处理思路:一是将彩色图像转换为合适的颜色空间(如HSI),对其中的亮度分量(I)进行直方图规定后再转换回原颜色空间;二是分别对各个通道进行直方图规定。 在进行处理之前,通常需要对图像进行预处理,如归一处理,保证每个像素值在0到1之间,这有利于后续的直方图均衡。对于彩色图像,也可先将其转换为灰度图像再应用直方图规定;若图像有噪声,还需先进行去噪处理,防止噪声被放大[^1]。 ### 实现方法 #### Python实现 以下展示计算图像和参考图像直方图并归一处理的代码: ```python import numpy as np # 计算图像和参考图像直方图 hist1, bins1 = np.histogram(img1.flatten(), 256, [0,256]) hist2, bins2 = np.histogram(img2.flatten(), 256, [0,256]) # 将直方图归一 hist1 = hist1 / float(np.sum(hist1)) hist2 = hist2 / float(np.sum(hist2)) ``` 这里的`img1`和`img2`分别代表原图像和参考图像,代码通过`np.histogram`函数计算直方图,再将其进行归一处理[^4]。 #### Matlab实现 以下是利用Matlab进行彩色图像直方图规定的示例代码: ```matlab % 直方图均衡 I = imread('pout.tif'); % 读取图像文件,pout.tif为待处理的图像 J = histeq(I); % 对图像进行直方图均衡 % 显示原图像 figure,imshow(I); title('原图像'); % 显示原图像的灰度直方图 figure,imhist(I); title('原图像的灰度直方图'); % 显示均衡后的图像 figure,imhist(J); title('均衡图像直方图'); figure,imshow(J); title('均衡图像'); % 直方图规定 clc; I = imread('tire.tif'); % 读取待处理的图像,tire.tif为待处理的图像 J = histeq(I,32); % 对图像进行直方图均衡,设定输出直方图的灰度级数为32 [counts,x] = imhist(J); % 计算均衡图像直方图 Q = imread('pout.tif'); % 读取参考图像,pout.tif为参考图像 % 显示原图像 figure; imshow(Q); title('原图像'); % 显示原图像直方图 figure; imhist(Q); title('原图像直方图'); M = histeq(Q,counts); % 对参考图像进行直方图规定 % 显示规定后的图像 figure; imshow(M); title('直方图规定后的图像'); % 显示规定直方图 figure; imhist(M); title('规定直方图'); ``` 此代码先进行了直方图均衡操作,之后对参考图像进行了直方图规定,通过`imread`函数读取图像,`histeq`函数进行直方图均衡规定,`imhist`函数显示直方图,`imshow`函数显示图像[^3]。
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