OpenCV 12(图像直方图)

一、图像直方图

直方图可以让你了解总体的图像像素强度分布,其X轴为像素值(一般范围为0~255),在Y轴上为图像中具有该像素值像素数。

  • 横坐标: 图像中各个像素点的灰度级.

  • 纵坐标: 具有该灰度级的像素个数.

画出上图的直方图:

或者以柱状图的形式:

  • 归一化直方图

  • 横坐标: 图像中各个像素点的灰度级

  • 纵坐标: 出现这个灰度级的概率

  • **直方图术语**:

`dims`:需要统计的特征的数目。例如:`dims=1`,表示我们仅统计灰度值。

`bins`:每个特征空间子区段的数目。

`range`:统计灰度值的范围, 一般为0, 255

1.1 使用OpenCV统计直方图

  • calcHist(images, channels, mask, histSize, ranges, hist\[, accumulate])

  • images: 原始图像

  • channels: 指定通道.

  • 需要用中括号括起来, 输入图像是灰度图像是, 值是0, 彩色图像可以是0, 1, 2, 分别对应B,G,R.

  • mask: 掩码图像

  • 统计整幅图像的直方图, 设为None

  • 统计图像某一部分的直方图时, 需要掩码图像.

  • histSize: BINS的数量
  • 需要用中括号括起来, 例如256
  • ranges: 像素值范围, 例如0, 255

  • accumulate: 累积标识

  • 默认值为False

  • 如果被设置为True, 则直方图在开始分配时不会被清零.

  • 该参数允许从多个对象中计算单个直方图, 或者用于实时更新直方图.

  • 多个直方图的累积结果, 用于对一组图像计算直方图.

python 复制代码
  import cv2
  import matplotlib.pyplot as plt
  lena = cv2.imread('./lena.png')
  
  hist = cv2.calcHist([lena], [0], None, [256], [0, 255])
  print(type(hist))
  print(hist.size)
  print(hist.shape)
  print(hist)

1.2 使用OpenCV绘制直方图

可以利用matplotlib把OpenCV统计得到的直方图绘制出来.

python 复制代码
import cv2
import matplotlib.pyplot as plt
lena = cv2.imread('./lena.png')

histb = cv2.calcHist([lena], [0], None, [256], [0, 255])
histg = cv2.calcHist([lena], [1], None, [256], [0, 255])
histr = cv2.calcHist([lena], [2], None, [256], [0, 255])

plt.plot(histb, color='b')
plt.plot(histg, color='g')
plt.plot(histr, color='r')
plt.show()

1.3 使用掩膜的直方图

  • 掩膜
  • 如何生成掩膜

  • 先生成一个全黑的和原始图片大小一样大的图片.

mask = np.zeros(image.shape, np.uint8)

  • 将想要的区域通过索引方式设置为255.

mask100:200, 200: 300 = 255 #255 白色

python 复制代码
import cv2
import matplotlib.pyplot as plt
lena = cv2.imread('./lena.png')
gray = cv2.cvtColor(lena, cv2.COLOR_BGR2GRAY)

mask = np.zeros(gray.shape, np.uint8)
mask[200:400, 200: 400] = 255
hist_mask = cv2.calcHist([gray], [0], mask, [256], [0, 255])
hist_img = cv2.calcHist([gray], [0], None, [256], [0, 255])
plt.plot(hist_mask)
plt.plot(hist_img)

cv2.imshow('mask', cv2.bitwise_and(gray, gray, mask=mask))
cv2.waitKey(0)
cv2.destroyAllWindows()

二、直方图均衡化原理

直方图均衡化是通过拉伸像素强度的分布范围,使得在0~255灰阶上的分布更加均衡,提高了图像的对比度,达到改善图像主观视觉效果的目的。对比度较低的图像适合使用直方图均衡化方法来增强图像细节。

原理:

  1. 计算累计直方图

累计直方图:对概率进行累计

  1. 累计直方图进行区间转换
  1. 在累计直方图中, 概率相近的原始值, 会被处理为相同的值
  • equalizeHist(src, dst)

  • src 原图像

  • dst 目标图像, 即处理结果

python 复制代码
import cv2
import matplotlib.pyplot as plt
lena = cv2.imread('./lena.png')
gray = cv2.cvtColor(lena, cv2.COLOR_BGR2GRAY)

# lena变黑
gray_dark = gray - 40
# lena变亮
gray_bright = gray + 40

# 查看各自的直方图
hist_gray = cv2.calcHist([gray], [0], None, [256], [0, 255])
hist_dark = cv2.calcHist([gray_dark], [0], None, [256], [0, 255])
hist_bright = cv2.calcHist([gray_bright], [0], None, [256], [0, 255])

plt.plot(hist_gray)
plt.plot(hist_dark)
plt.plot(hist_bright)

# 进行均衡化处理
dark_equ = cv2.equalizeHist(gray_dark)
bright_equ = cv2.equalizeHist(gray_bright)
cv2.imshow('gray_dark', np.hstack((gray_dark, dark_equ)))
cv2.imshow('gray_bright', np.hstack((gray_bright, bright_equ)))
cv2.waitKey(0)
cv2.destroyAllWindows()
相关推荐
听风吹等浪起1 小时前
第30章:MobileNetV3全家桶实现MRI脑肿瘤四分类(含Streamlit网页推理+Mermaid结构图)
人工智能·分类·数据挖掘
如若1231 小时前
TRACER 论文解读与复现:面向 ICU 长时程患者监测的多模态 Harness 架构、时序证据建模与工具增强推理
人工智能·深度学习·计算机视觉
深蓝AI3 小时前
无头浏览器不必从 Chrome 改:Lightpanda 用 Zig 从零造,100 个页面只占 123MB 内存
人工智能·程序员
奈落245 小时前
AI辅助的另一面:从2026年国际AI安全报告的“故障”清单到国内专家的可靠性短板,自主行动的Agent为什么更难及时干预
人工智能·安全·agent·本地部署·ai 办公
火山引擎开发者社区7 小时前
eMudhra 证书失陷:容器用户最容易忽略的镜像信任链漏洞
人工智能
LabVIEW开发8 小时前
LabVIEW 机载 DIAL:每秒万次甲烷测量
人工智能·labview·labview知识·labview功能·labview程序
飞猫的边缘AI9 小时前
英特尔量子生意
人工智能·量子计算·边缘ai
深蓝AI9 小时前
桌面 Agent 缺的不是视觉:Vercel 开源 agent-desktop,用无障碍树 ref 替代截图坐标
人工智能·程序员
镜子AI9 小时前
镜子AI 技术复盘:三条自动化链路上的“停止条件“设计
运维·人工智能·自动化
向哆哆9 小时前
羊行为目标检测数据集:4类别、2,000张图像 | 目标检测
人工智能·yolo·目标检测·目标跟踪