matlab灰度直方图及直方图均衡化-matlab图像处理第17期(附完整代码)

灰度直方图及直方图均衡化

目的

1. 直方图的显示
2. 计算并绘制图像直方图
3. 直方图的均衡化

内容

灰度直方图是数字图像处理中最常用的工具之一，用于显示图像的灰度值分布情况。在 MATLAB 中，利用 imhist() 函数可以非常方便地显示图像的灰度直方图。

1. 直方图的显示

可以使用 imshow() 函数来显示图像，然后使用 imhist() 函数绘制对应的灰度直方图。

imshow('D:\pic\DIP3E_CH02\Fig0221(a)(ctskull-256).tif');
title('原图像')  % 显示原图像
A = imread('D:\pic\DIP3E_CH02\Fig0221(a)(ctskull-256).tif', 'tif');
figure;
imhist(A);
title('对应直方图')  % 显示直方图

2. 计算并绘制图像直方图

• A：使用 bar() 函数显示
  使用 imhist() 获取图像的灰度直方图数据，并通过 bar() 函数绘制柱状图。

A = imread('D:\pic\DIP3E_CH02\Fig0221(a)(ctskull-256).tif', 'tif');
h = imhist(A);  % 获取灰度直方图
h1 = h(1:10:256);  % 每隔10个灰度值取一次
horz = 1:10:256;  % 水平坐标轴
bar(horz, h1)  % 用 bar 函数绘制柱状图
axis([0 255 0 15000])  % 设置水平轴和垂直轴的范围
set(gca, 'xtick', 0:50:255)
set(gca, 'ytick', 0:2000:15000)

• B：使用 stem() 函数显示
  通过 stem() 函数也可以显示灰度直方图，这种方法会用直线表示每个灰度值的频率。

A = imread('D:\pic\DIP3E_CH02\Fig0221(a)(ctskull-256).tif', 'tif');
h = imhist(A);
h1 = h(1:10:256);
horz = 1:10:256;
stem(horz, h1, 'fill')  % 用 stem 函数显示
axis([0 255 0 15000])  % 设置轴的范围
set(gca, 'xtick', 0:50:255)
set(gca, 'ytick', 0:2000:15000)

• C：使用 plot() 函数显示
  plot() 函数也可以用来显示灰度直方图，通常是以折线图的形式展现。

A = imread('D:\pic\DIP3E_CH02\Fig0221(a)(ctskull-256).tif', 'tif');
h = imhist(A);
plot(h)  % 绘制直方图
axis([0 255 0 15000])  % 设置坐标轴范围
set(gca, 'xtick', 0:50:255)
set(gca, 'ytick', 0:2000:15000)

3. 直方图均衡化

直方图均衡化是一种图像增强技术，它通过拉伸图像的灰度级分布，使其更加均匀，从而提高图像的对比度。

imshow('D:\pic\DIP3E_CH02\Fig0221(a)(ctskull-256).tif');
title('原图像')  % 显示原图像
I = imread('D:\pic\DIP3E_CH02\Fig0221(a)(ctskull-256).tif', 'tif');
figure;
imhist(I), title('对应直方图')  % 显示原图像的直方图

% 从得到的直方图可以看出，图像的对比度较低，灰度级分布集中在 70 到 160 范围
% 通过调整灰度级来增强对比度
J = imadjust(I, [70/255 160/255], []);  % 增强对比度
figure; imshow(J), title('经灰度级调整后的图')
figure; imhist(J), title('灰度级调整后的直方图')

% 使用 MATLAB 提供的 `histeq` 函数进行自动直方图均衡化
K = histeq(I);
figure;
imshow(K), title('经直方图均衡化后的图')
figure;
imhist(K), title('直方图均衡化后的直方图')

在上面的代码中，我们首先读取图像并计算其灰度直方图，接着通过 imadjust() 函数调整灰度级，最后通过 histeq() 函数自动进行直方图均衡化。

参考文献

1. Rafael C. Gonzalez, Richard E. Woods, and Steven L. Eddins. 2003. Digital Image Processing Using MATLAB. Prentice-Hall, Inc., USA.
2. 阮秋琦. 数字图像处理（MATLAB版）[M]. 北京：电子工业出版社, 2014.
3. 冈萨雷斯. 数字图像处理（第三版）[M]. 北京：电子工业出版社, 2011.