图像直方图均衡化详解

发布网友发布时间：2024-08-20 12:43

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热心网友时间：2024-08-30 14:17

直方图均衡化是一种常用的图像处理技术，它能够有效提升图像的亮度和对比度。例如，假设我们有一幅整体亮度偏低、灰度值集中在较低范围的图像，如图所示：

进行直方图均衡化的目的在于，将原本集中在特定范围内的像素值均匀地分布到整个可取值范围内，从而使图像既包含明亮部分，也包含灰暗部分，从而提高对比度和亮度。

图像的直方图展示了像素值出现的频次，其计算公式如下：

（公式内容省略）

全局直方图均衡化的原理可以看作是一种映射，它将原图中的像素点映射到新的图像中。在这个过程中，我们保持像素值的单调性，即原始图像中相邻像素值的映射关系在新的图像中也是相邻的。这样，我们可以确保每个对应的像素值的累积概率函数是相等的，从而实现均衡化。

为了得到均衡化的映射方式，我们希望新的图像中像素值的概率分布是均匀的，即每个像素值的概率相等。这样我们就得到了实现均衡化的映射方式。

全局直方图均衡化可以实现对比度和亮度的提升，但有时会使得图像过于明亮，并且在较暗区域内出现边缘现象。为了避免这种情况，可以考虑对图像的局部区域进行直方图均衡化，以减少相邻区域的影响。

局部直方图均衡化可以通过将图像划分为小块，并对每个小块分别进行直方图均衡化来实现。此外，还可以采用局部自适应直方图均衡化，它以每个像素为中心，根据其周围局部区域对该像素进行直方图均衡化。

为了减轻直方图均衡化过程中的过度增强和块效应，研究人员提出了限制对比度的直方图均衡化方法。这种方法在全局直方图均衡化和局部自适应直方图均衡化的基础上限制对比度，从而得到更好的效果。

OpenCV已经实现了全局直方图均衡化和限制对比度的自适应直方图均衡化，其原理与之前介绍的一致。

在处理多通道图像时，直方图均衡化通常只对单通道图像进行。如果对多通道图像的每个通道分别进行均衡化，可能会出现一些色彩被增强得过分鲜艳的情况。为了避免这种情况，可以选择只对图像的明度（如HSV色彩空间下的V通道）进行均衡化，以保持色彩的不变性。