影像處理實作專題報告Histogram equalization 課程名稱影像處理授課 ...

影像處理實作專題報告
Histogram equalization
課程名稱 影像處理
授課老師 陳淑媛 教授
學 生 翁政豪
學 號 927404
日 期 2003/10/08

2004/09/13 Histogram equalization
目錄
1. 摘要.................................................................................................................................................................. 1
2. 背景說明.......................................................................................................................................................... 1
2.1 HISTOGRAM............................................................................................................................................. 1
2.2 HISTOGRAM EQUALIZATION.................................................................................................................... 1
3. 構想.................................................................................................................................................................. 2
3.1 ALGORITHM ............................................................................................................................................ 2
3.2 步驟範例 ................................................................................................................................................ 3
3.3 執行結果 ................................................................................................................................................ 4
4. 結論.................................................................................................................................................................. 5
5. REFERENCE................................................................................................................................................. 5
圖錄
FIGURE 1 LOW CONTRAST LENNA 影像 .................................................................................................................... 2
FIGURE 2 原 LENNA 影像 ......................................................................................................................................... 2
FIGURE 3 原 LENNA 影像執行結果 ......................................................................................................................... 4
FIGURE 4 LOW CONTRAST LENNA 影像執行結果 .................................................................................................... 5
I

2004/09/13 Histogram equalization
1. 摘要
本文是「Histogram equalization 實作專題」的書面報告,程式的目的是要計算一個
圖形的 RGB 分布圖表和 Y 值的分布圖表,並對 RGB 圖表作同等化動作,最後畫出同等
化後的圖形和 Y 值的分布圖表。
在報告中將對 Histogram equalization 的相關演算法作一概略性的敘述,然後說明一
個簡單的範例。為了有實體的過程,程式中也利用圖像直接顯示同等化過程和最後結果。
2. 背景說明
2.1 Histogram
對於彩色影像而言,直接使用此影像是非常困難的一件事,唯有將影像的基本色給
獨立分析出來才能知道影像的資訊與色彩分布統計。利用這些資訊繪成圖表能讓人腦輕
鬆判斷或是讓電腦簡單來計算。
2.2 Histogram Equalization
影像如果是高亮度或是低亮度或是低對比的話,影像的基本色分析圖表內的分布圖
將會聚集在某一邊,Histogram Equalization 的目的就是為了能讓這些色彩平均分布來處
理影像的一種方法,經過處理後的影像將會是高對比比較適合肉眼觀看的影像。
1

2004/09/13 Histogram equalization
3. 構想
Figure 1 Low Contrast Lenna 影像
2
Figure 2 原 Lenna 影像
Figure 1. 是一張低對比的影像,我們看起來是一張模糊且彩度很低的影像,有些細
節部分更是難以辨識。Figure 2. 則是原圖,很明顯的我們可以看出區別。
於是就有一個簡單的構想產生:利用 Histogram Equalization 來調整整張影像的對
比,先經過簡單的色彩分布分析,以決定其色彩轉換的對應表,最後做完色彩對應後把
原圖重新顯示。
3.1 Algorithm
(1) 將整張影像從檔案讀入轉成一個二維的陣列,並計算出 RGB 三色的分布表和 Y
值的分布表。
(2) 將 (1) 所得到的分布表計算出累進分布表。
(3) 將 (2) 中所得到的結果計算出轉換表。
(4) 將 (3) 中所得到的結果將原始影像做轉換產生新的高對比影像,並計算轉換後
的 Y 值分布表。

2004/09/13 Histogram equalization
3.2 步驟範例
(1) 3bit/pixel
An image has the following histogram The image has the following probability.
values.
0 10
1 8
2 9
3 2
4 14
5 1
6 5
7 2
(3) The image has the following
cumulative distribution.
0 10/51
1 18/51
2 27/51
3 29/51
4 43/51
5 44/51
6 49/51
7 51/51
(5) The mapping function
0 1
1 2
2 4
3 4
4 6
5 6
6 7
7 7
3
(2) Total number of pixels = 51
0 10/51
1 8/51
2 9/51
3 2/51
4 14/51
5 1/51
6 5/51
7 2/51
(4) The cumulative distribution
multiplied by 7.
0 10×7/51 ≈1
1 18×7/51 ≈2
2 27×7/51 ≈4
3 29×7/51 ≈4
4 43×7/51 ≈6
5 44×7/51 ≈6
6 49×7/51 ≈7
7 51×7/51 ≈7

2004/09/13 Histogram equalization
3.3 執行結果
Figure 3 原 Lenna 影像執行結果
4

2004/09/13 Histogram equalization
Figure 4 Low Contrast Lenna 影像執行結果
4. 結論
在這個實作專題中運用了一個簡單的構想,在 Histogram Equalization 計算後盡量提
高對比,而且讓影像能讓人眼更輕易的辨識,但是影像的色彩分布如果分布的不平均的
話,均等化出來的結果會讓影像偏向某一色系,如實驗出來的結果偏向藍色系。但這樣
的結果,是否有助於後續的影像處理,因所學有限,尚待老師指導。
5. Reference
(1) http://members.cox.net/scottheiman/bmglib.htm
(2) http://www.libtiff.org/
5