用直方圖均衡化進行圖像增強2011-3-22用直方圖均衡化進行圖像增強2011-3-22目錄1.灰度級直方圖的概念2.直方圖的計算3.直方圖的性質4.直方圖均衡化目錄1.灰度級直方圖的概念2.直方圖的計算3.一.灰度級直方圖的概念長江大學電子信息學院灰度級直方圖1直方圖的概念2灰度級的直方圖是反應一幅圖像中的灰度級與出現(xiàn)這種灰度的概率之間的圖形。設圖像的灰度范圍為[a,b]，r為此灰度范圍內(nèi)的任一灰度級，p(r)為這幅圖像中灰度級為r的像素出現(xiàn)的頻率，可以看出p(r)是r的函數(shù)。該函數(shù)的圖形稱為這幅圖像的直方圖。一.灰度級直方圖的概念長江大學電子信息學院灰度級直方圖1一.灰度級直方圖的概念長江大學電子信息學院灰度級123456灰度級的像素數(shù)7437213圖像的直方圖一.灰度級直方圖的概念長江大學電子信息學院灰度級123456一.灰度級直方圖的概念長江大學電子信息學院灰度圖像的直方圖一.灰度級直方圖的概念長江大學電子信息學院灰度圖像的直方圖二.直方圖的計算長江大學電子信息學院設r表示圖像中像素的灰度級，可以用概率密度函數(shù)Pr(rk)表示原始圖像的灰度分布。則式中，N為一幅圖像中像素的總數(shù)；nk為第k級灰度的像素；rk為第k個灰度級；Pr(rk)表示該灰度級出現(xiàn)的概率。因為Pr(rk)給出了對rk出現(xiàn)概率的一個估計，所以直方圖提供了原圖的灰度值分布情況，也可以說給出了一幅圖像所有灰度值的整體描述。二.直方圖的計算長江大學電子信息學院設r表示圖像中像素的灰三.直方圖的性質長江大學電子信息學院（1）它只反映該圖像中不同灰度值出現(xiàn)的次數(shù)，而未反映某一灰度值像素所在的位置。也就是說，它只包含了該圖像中某一灰度值的像素出現(xiàn)的概率，而丟失了其所在位置的信息。（2）任一幅圖像，都能唯一地確定出一幅與它對應的直方圖，但不同的圖像，可能有相同的直方圖。三.直方圖的性質長江大學電子信息學院（1）它只反映該圖像三.直方圖的性質長江大學電子信息學院不同圖象對應相同的直方圖三.直方圖的性質長江大學電子信息學院不同圖象對應相同的直方四.直方圖均衡化長江大學電子信息學院1.原因大多數(shù)自然圖像，其灰度分布集中在較窄的區(qū)間，引起圖像細節(jié)不夠清晰，采用直方圖修正后可使圖像的灰度間距拉開或使灰度分布均勻，從而增大反差，使圖像細節(jié)清晰，達到增強的目的。例如一幅過曝光的圖片，其灰度級都集中在高亮度范圍內(nèi)，而曝光不足的圖片，其灰度級集中在低亮度范圍內(nèi)，具有這樣直方圖的圖片其可視效果比較差。

四.直方圖均衡化長江大學電子信息學院1.原因四.直方圖均衡化長江大學電子信息學院2.直方圖均衡化步驟(1)對給定的待處理圖像統(tǒng)計其直方圖，求出(2)根據(jù)統(tǒng)計出的直方圖采用累積分布函數(shù)作變換,

(3)用新灰度代替舊灰度，求出Ps(s)，這一步是近似過程，應根據(jù)處理目的盡量做到合理，同時把灰度值相等或近似地合并到一起。求變換后的新灰度；四.直方圖均衡化長江大學電子信息學院2.直方圖均衡化步驟(四.直方圖均衡化長江大學電子信息學院例子

假定有一幅像素數(shù)為64×64，灰度級為8級的圖像，將其進行均衡化處理，其灰度級分布表如右圖所示：表64×64大小的圖像灰度級分布四.直方圖均衡化長江大學電子信息學院例子假定有一四.直方圖均衡化長江大學電子信息學院圖(a)原圖灰度級直方圖；圖(b)累積變換后的直方圖；圖(c)均衡化后的直方圖；直方圖均衡化示意圖四.直方圖均衡化長江大學電子信息學院圖(a)原圖灰度級直四.直方圖均衡化長江大學電子信息學院3.直方圖均衡化MATLAB的實現(xiàn)

（1）imhist函數(shù)

功能：計算和顯示圖像的色彩直方圖。

格式：imhist(I,n)imhist(X,map)

［counts,x］=imhist(…)

說明：imhist(I,n)計算和顯示灰度圖像I的直方圖，n為指定的灰度級數(shù)目，缺省值為256；

imhist(X,map)計算和顯示索引色圖像X的直方圖，map為調色板；［counts,x］=imhist(...)

返回直方圖數(shù)據(jù)向量counts和相應的色彩值向量x，用stem(x,counts)

同樣可以顯示直方圖。四.直方圖均衡化長江大學電子信息學院3.直方圖均衡化MAT四.直方圖均衡化長江大學電子信息學院顯示灰度圖像‘baby.jpg’的直方圖程序：I=imread(‘C:\baby.jpg’);subplot(1,2,1),imshow(I);subplot(1,2,2),imhist(I);3.直方圖均衡化MATLAB的實現(xiàn)四.直方圖均衡化長江大學電子信息學院顯示灰度圖像四.直方圖均衡化長江大學電子信息學院灰度圖像的色彩直方圖四.直方圖均衡化長江大學電子信息學院灰度圖像的色彩直方圖四.直方圖均衡化長江大學電子信息學院顯示索引色圖像的直方圖程序：clf;loadtrees;subplot(1,2,1),imshow(I);subplot(122);imhist(X,map);3.直方圖均衡化MATLAB的實現(xiàn)四.直方圖均衡化長江大學電子信息學院顯示索引色圖像的直方圖四.直方圖均衡化長江大學電子信息學院索引色圖像的直方圖四.直方圖均衡化長江大學電子信息學院索引色圖像的直方圖四.直方圖均衡化長江大學電子信息學院程序：I=imread(‘trees.tif');[c,x]=imhist(I);subplot(121);imshow(I);subplot(1,2,2),stem(x,c);3.直方圖均衡化MATLAB的實現(xiàn)用stem函數(shù)顯示圖像直方圖四.直方圖均衡化長江大學電子信息學院程序：I=imrea四.直方圖均衡化長江大學電子信息學院圖像的直方圖四.直方圖均衡化長江大學電子信息學院圖像的直方圖四.直方圖均衡化長江大學電子信息學院（2）imadjust函數(shù)

功能：通過直方圖變換調整對比度。

格式：J=imadjust(I,［lowhigh］,［bottomtop］,gamma)newmap=imadjust(map,［lowhigh］,［bottomtop］,gamma)

說明：J=imadjust(I,［lowhigh］,［bottomtop］,gamma)返回圖像I經(jīng)直方圖調整后的圖像J，gamma為校正量γ，［lowhigh］為原圖像中要變換的灰度范圍，［bottomtop］指定了變換后的灰度范圍；newmap=imadjust(map,［lowhigh］［bottomtop］,gamma)調整索引色圖像的調色板map。此時若［lowhigh］和［bottomtop］都為2×3的矩陣，則分別調整R、G、B3個分量。3.直方圖均衡化MATLAB的實現(xiàn)四.直方圖均衡化長江大學電子信息學院（2）imadjust四.直方圖均衡化長江大學電子信息學院程序：clearallI=imread(‘C:\lena.bmp’);J=imadjust(I,［0.30.7］,［］);subplot(221),imshow(I)；subplot(222),imshow(J)；subplot(223),imhist(I)；subplot(224),imhist(J)；調整圖像的對比度，調整前后的圖像見圖3.直方圖均衡化MATLAB的實現(xiàn)四.直方圖均衡化長江大學電子信息學院程序：clea四.直方圖均衡化長江大學電子信息學院四.直方圖均衡化長江大學電子信息學院四.直方圖均衡化長江大學電子信息學院3.直方圖均衡化MATLAB的實現(xiàn)

（3）histeq函數(shù)

功能：直方圖均衡化

格式：J=histeq(I,n)，指定均衡化后灰度級數(shù)n，缺省為64；四.直方圖均衡化長江大學電子信息學院3.直方圖均衡化MAT四.直方圖均衡化長江大學電子信息學院程序：I=imread(‘cameraman.tif');J=histeq(I);subplot(2,2,1),imshow(I);subplot(2,2,2),imshow(J);