AI中的直方图均衡

目标

在本教程中,您将学习:

  • 什么是图像直方图以及它为什么有用
  • 使用 OpenCV 函数 cv::equalizeHist 均衡图像的直方图

    理论

    什么是图像直方图?

    • 它是图像强度分布的图形表示。
    • 它量化了所考虑的每个强度值的像素数。

      什么是直方图均衡?

      • 这是一种提高图像对比度的方法,以拉伸强度范围(另请参阅相应的维基百科条目)。
      • 为了更清晰起见,从上图中可以看出,像素似乎聚集在可用强度范围的中间。直方图均衡的作用是扩展此范围。请看下图: 绿色圆圈表示人口不足的强度。应用均衡后,我们得到一个直方图,如中心图所示。生成的图像如右图所示。

        它是如何工作的?

        • 均衡意味着将一个分布(给定的直方图)映射到另一个分布(更广泛、更均匀的强度值分布),以便强度值分布在整个范围内。

        • 为了实现均衡效果,重映射应该是*累积分布函数(cdf)(更多细节,请参考学习OpenCV)。*对于直方图\(H(i)\),其).对于直方图\(H^{'}(i)\)为:

          [H^{'}(i) = \sum_{0 \le j < i} H(j)]

          要将其用作重映射函数,我们必须对 \(H^{'}(i)\) 进行归一化,使最大值为 255(或图像强度的最大值)。从上面的例子来看,累积函数为:

        • 最后,我们使用一个简单的重映射过程来获得均衡图像的强度值:

          [equalized( x, y ) = H^{'}( src(x,y) )]

          法典 C++爪哇岛蟒

          • 这个程序是做什么的?

            • 加载图像
            • 将原始图像转换为灰度
            • 使用 OpenCV 函数 cv::equalizeHist 均衡直方图
            • 在窗口中显示源图像和均衡图像。
            • 可下载代码:点击这里

            • 代码一览:

              #include“opencv2/imgcodecs.hpp”

              #include “opencv2/highgui.hpp”

              #include“opencv2/imgproc.hpp”

              #include < iostream>

              使用命名空间 CV;

              使用命名空间 std;

              int main( int argc, char** argv )

              {

              ​ CommandLineParser 解析器( argc, argv, “{@input |莉娜.jpg |输入图像}” );

              ​ Mat src = imread( samples::findFile( parser.get( “@input” ) ), IMREAD_COLOR );

              ​ if( src.空() )

              ​ {

              cout << “无法打开或找到图像!”<<结束;

              cout << “Usage: ” << argv[0] << “ ” << endl;

              ​ 返回 -1;

              ​ }

              ​ cvtColor( src, src, COLOR_BGR2GRAY );

              ​ 垫子 dst;

              ​ equalizeHist( src, dst );

              ​ imshow( “源图像”, src );

              ​ imshow( “均衡图像”, dst );

              ​ 等待键();

              ​ 返回 0;

              }

              解释 C++爪哇岛蟒

              • 加载源图像:

                CommandLineParser 解析器( argc, argv, “{@input |莉娜.jpg |输入图像}” );

                Mat src = imread( samples::findFile( parser.get[>( “@input” ) ), IMREAD_COLOR );

                ​ 如果( src.empty() )

                ​ {

                cout << “无法打开或找到图像!”<<结束;

                cout << “Usage: ” << argv[0] << “ ” << endl;

                ​ 返回 -1;

                ​ }

                • 将其转换为灰度:

                  ​ cvtColor( src, src, COLOR_BGR2GRAY );

                  • 使用函数 cv::equalizeHist 应用直方图均衡:

                    垫子 dst;

                    ​ equalizeHist( src, dst );

                    可以很容易地看出,唯一的参数是原始图像和输出(均衡)图像。

                    • 显示两个图像(原始图像和均衡图像):

                      ​ imshow( “源图像”, src );

                      ​ imshow( “均衡图像”, dst );

                      • 等到用户存在程序

                        ​ 等待键();

                        结果

                        1. 为了更好地理解均衡的结果,让我们介绍一个对比度不高的图像,例如:

                          顺便说一句,它有这个直方图:

                          请注意,像素聚集在直方图的中心周围。

                        2. 在用我们的程序应用均衡后,我们得到这个结果:

                          这张图片肯定有更多的对比。查看其新的直方图,如下所示:

                          请注意像素数在强度范围内的分布情况。

                          注意

                        你想知道我们是如何绘制上面显示的直方图的吗?看看下面的教程!

                        在线教程

                        • 麻省理工学院人工智能视频教程 – 麻省理工人工智能课程
                        • 人工智能入门 – 人工智能基础学习。Peter Norvig举办的课程
                        • EdX 人工智能 – 此课程讲授人工智能计算机系统设计的基本概念和技术。
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                        • 机器学习 – 有指导和无指导情况下的基本机器学习算法
                        • 机器学习中的神经网络 – 智能神经网络上的算法和实践经验
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                          • 第一阶段:零基础入门(3-6个月)

                            新手应首先通过少而精的学习,看到全景图,建立大局观。 通过完成小实验,建立信心,才能避免“从入门到放弃”的尴尬。因此,第一阶段只推荐4本最必要的书(而且这些书到了第二、三阶段也能继续用),入门以后,在后续学习中再“哪里不会补哪里”即可。

                            第二阶段:基础进阶(3-6个月)

                            熟读《机器学习算法的数学解析与Python实现》并动手实践后,你已经对机器学习有了基本的了解,不再是小白了。这时可以开始触类旁通,学习热门技术,加强实践水平。在深入学习的同时,也可以探索自己感兴趣的方向,为求职面试打好基础。

                            第三阶段:工作应用

                            这一阶段你已经不再需要引导,只需要一些推荐书目。如果你从入门时就确认了未来的工作方向,可以在第二阶段就提前阅读相关入门书籍(对应“商业落地五大方向”中的前两本),然后再“哪里不会补哪里”。

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