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令，其中，表示一幅L级灰度数字图像f(x,y)的灰度。f的非归一化直方图定义为：式中，是f中灰度为的像素的数量，并且细分的灰度级称为直方图容器。f的归一化直方图定义为：式中，M和N分别是一幅数字图像的行列数。在大多数情况下，处理的都是归一化直方图。对k所有值，的和总是1，的分量是对图像中出现的灰度级的概率估计。在matplotlib中有绘制直方图的函数：plt.hist()，可以直接统计计算并绘制颜色直方图。如果是三通道，则循环遍历各通道，依次绘制每个通道的颜色直方图。

空间域指的是图像平面本身，空间域中的图像处理方法直接对图像中的像素进行处理。灰度变换是一种常见的数字图像处理技术，旨在空间域中调整图像像素的灰度值，以改善图像质量或实现特定的视觉效果。在空间域处理基于：其中，f(x,y)是输入图像，g(x,y)是输出图像，T是在点(x,y)领域上定义的针对f的变换矩阵(算子)。

一副定义为一个f(x,y)，其中各分量x和y是对应的平面坐标。对于这样的空间曲面函数，在任意位置(x,y)处的函数值就是单通道数字图像在该点处的灰度值或者强度值。当x,y和f(x,y)都是有限的时，就是。简单来说，数字图像是由二维离散像素点组成的，每个像素点都具有特定的颜色和亮度值。