OpenCV利用python來實(shí)現(xiàn)圖像的直方圖均衡化

更新時(shí)間：2020年10月21日 16:24:11 作者：逐夢(mèng)er

這篇文章主要介紹了OpenCV利用python來實(shí)現(xiàn)圖像的直方圖均衡化,文中通過示例代碼介紹的非常詳細(xì)，對(duì)大家的學(xué)習(xí)或者工作具有一定的參考學(xué)習(xí)價(jià)值，需要的朋友們下面隨著小編來一起學(xué)習(xí)學(xué)習(xí)吧

1.直方圖

直方圖: (1) 圖像中不同像素等級(jí)出現(xiàn)的次數(shù) (2) 圖像中具有不同等級(jí)的像素關(guān)于總像素?cái)?shù)目的比值。

我們使用cv2.calcHist方法得到直方圖

cv2.calcHist(images, channels, mask, histSize, ranges):

-img: 圖像
-channels: 選取圖像的哪個(gè)通道
-histSize: 直方圖大小
-ranges: 直方圖范圍

cv2.minMaxLoc: 返回直方圖的最大最小值，以及他們的索引

import cv2
import numpy as np
def ImageHist(image, type):
  color = (255, 255,255)
  windowName = 'Gray'
  if type == 1:    #判斷通道顏色類型 B-G-R
    color = (255, 0, 0)
    windowName = 'B hist'
  elif type == 2:
    color = (0,255,0)
    windowName = 'G hist'
  else:
    color = (0,0,255)
  # 得到直方圖
  hist = cv2.calcHist([image],[0],None,[256],[0,255])
  # 得到最大值和最小值
  minV,maxV,minL,maxL = cv2.minMaxLoc(hist)
  histImg = np.zeros([256,256,3],np.uint8)
  #直方圖歸一化
  for h in range(256):
    interNormal = int(hist[h] / maxV * 256)
    cv2.line(histImg, (h, 256), (h, 256 - interNormal), color)
  cv2.imshow(windowName, histImg)
  return histImg
img = cv2.imread('img.jpg', 1)
channels = cv2.split(img) # R-G-B
for i in range(3): 
  ImageHist(channels[i], 1 + i)
cv2.waitKey(0)

在這里插入圖片描述

2.直方圖均衡化

灰色圖像直方圖均衡化

這里我們直接使用cv2.equalizeHist方法來得到直方圖均衡化之后的圖像

import cv2
import numpy as np
img = cv2.imread('img.jpg', 1)
gray = cv2.cvtColor(img, cv2.COLOR_BGR2GRAY)
dat = cv2.equalizeHist(gray)
cv2.imshow('gray', gray)a
cv2.imshow('dat', dat)
cv2.waitKey(0)

原圖像：

在這里插入圖片描述

直方圖均衡化后的圖像：

在這里插入圖片描述

彩色圖像直方圖均衡化

彩色圖像有3個(gè)通道，直方圖是針對(duì)單通道上的像素統(tǒng)計(jì)，所以使用cv2.split方法分離圖像的顏色通道，分別得到各個(gè)通道的直方圖，最后使用cv2.merge()方法合并直方圖，得到彩色圖像的直方圖均衡化

import cv2
import numpy as np
img = cv2.imread('img.jpg', 1)
cv2.imshow('img', img)
(b, g, r) = cv2.split(img)
bH = cv2.equalizeHist(b)
gH = cv2.equalizeHist(g)
rH = cv2.equalizeHist(r)
dat = cv2.merge((bH, gH, rH))
cv2.imshow('dat', dat)
cv2.waitKey(0)

D:\Anaconda\lib\site-packages\numpy\_distributor_init.py:32: UserWarning: loaded more than 1 DLL from .libs:
D:\Anaconda\lib\site-packages\numpy\.libs\libopenblas.NOIJJG62EMASZI6NYURL6JBKM4EVBGM7.gfortran-win_amd64.dll
D:\Anaconda\lib\site-packages\numpy\.libs\libopenblas.PYQHXLVVQ7VESDPUVUADXEVJOBGHJPAY.gfortran-win_amd64.dll
stacklevel=1)

原圖像：

在這里插入圖片描述

直方圖均衡化之后的圖像：

在這里插入圖片描述

3.源代碼實(shí)現(xiàn)直方圖均衡化

下面我們用源代碼來實(shí)現(xiàn)直方圖

橫坐標(biāo)為像素等級(jí)，縱坐標(biāo)為出現(xiàn)的概率

import cv2
import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt
img = cv2.imread('img.jpg', 1)
gray = cv2.cvtColor(img, cv2.COLOR_BGR2GRAY)
count = np.zeros(256, np.float)
for i in range(img.shape[0]):
  for j in range(img.shape[1]):
    count[int(gray[i, j])] += 1 # 統(tǒng)計(jì)該像素出現(xiàn)的次數(shù)
count = count / (img.shape[0] * img.shape[1]) # 得到概率
x = np.linspace(0,255,256)
plt.bar(x, count,color = 'b')
plt.show()


# 計(jì)算累計(jì)概率

for i in range(1,256):
  count[i] += count[i - 1]
# 映射
map1 = count * 255
for i in range(img.shape[0]):
  for j in range(img.shape[1]):
    p = gray[i, j]
    gray[i, j] = map1[p]
cv2.imshow('gray', gray)
cv2.waitKey(0)

直方圖：

在這里插入圖片描述

直方圖均衡化后的圖像：

在這里插入圖片描述

彩色直方圖源碼

import cv2
import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt
img = cv2.imread('img.jpg', 1)
# R-G-B三種染色直方圖
countb = np.zeros(256, np.float32)
countg = np.zeros(256, np.float32)
countr = np.zeros(256, np.float32)

for i in range(img.shape[0]):
  for j in range(img.shape[1]):
    (b,g,r) = img[i,j]
    b = int(b)
    g = int(g)
    r = int(r)
    countb[b] += 1 # 統(tǒng)計(jì)該像素出現(xiàn)的次數(shù)
    countg[g] += 1
    countr[r] += 1
countb = countb / (img.shape[0] * img.shape[1]) # 得到概率
countg = countg / (img.shape[0] * img.shape[1])
countr = countr / (img.shape[0] * img.shape[1])
x = np.linspace(0,255,256)
plt.figure()
plt.bar(x, countb,color = 'b')
plt.figure()
plt.bar(x, countg,color = 'g')
plt.figure()
plt.bar(x, countr,color = 'r')
plt.show()


# 計(jì)算直方圖累計(jì)概率
for i in range(1,256):
  countb[i] += countb[i - 1]
  countg[i] += countg[i - 1]
  countr[i] += countr[i - 1]
#映射表
mapb = countb * 255
mapg = countg * 255
mapr = countr * 255

dat = np.zeros(img.shape, np.uint8)
for i in range(img.shape[0]):
  for j in range(img.shape[1]):
    (b,g,r) = img[i, j]
    dat[i, j] = (mapb[b],mapg[g],mapr[r])
cv2.imshow('dat', dat)
cv2.waitKey(0)

R-G-B 3 種顏色通道的直方圖如下：

在這里插入圖片描述