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1、1直方圖均衡化原理、目標(biāo)、應(yīng)用及編程實(shí)現(xiàn)1.1直方圖均衡化原理直方圖均衡化處理的“中心思想”是把原始圖像的灰度直方圖從比較集中的某個(gè)灰度區(qū)間變成在全部灰度范圍內(nèi)的均勻分布。直方圖均衡化就是對(duì)圖像進(jìn)行非線性拉伸，重新分配圖像像素值，使一定灰度范圍內(nèi)的像素?cái)?shù)量大致相同。直方圖均衡化就是把給定圖像的直方圖分布改變成“均勻”分布直方圖分布。直方圖規(guī)定化直方圖均衡化的優(yōu)點(diǎn)是能自動(dòng)增強(qiáng)整個(gè)圖像的對(duì)比度,但它的具體增強(qiáng)效果不易控制,處理的結(jié)果總是得到全局的均衡化的直方圖.實(shí)際工作中,有時(shí)需要變換直方圖使之成為某個(gè)特定的形狀,從而有選擇地增強(qiáng)某個(gè)灰度值范圍內(nèi)的對(duì)比度,這時(shí)可
2、采用比較靈活的直方圖規(guī)定化方法.直方圖規(guī)定化增強(qiáng)處理的步驟如下:令Pr（r）和Pz（z）分別為原始圖像和期望圖像的灰度概率密度函數(shù)。如果對(duì)原始圖像和期望圖像均作直方圖均衡化處理，應(yīng)有(1)(2)(3)由于都是進(jìn)行均衡化處理，處理后的原圖像概率密度函數(shù)Ps（S）及理想圖像概率密度函數(shù)PV（V）是相等的。于是，我們可以用變換后的原始圖像灰度級(jí)S代替（2）式中的V。即Z=G-1（S）（4）這時(shí)的灰度級(jí)Z便是所希望的圖像的灰度級(jí)。此外，利用（1）與（3）式還可得到組合變換函數(shù)Z=G-1［T（r）］（5）對(duì)連續(xù)圖像，重要的是給出逆變換解析式。對(duì)離散圖像而言，有(6)(
3、7)(8)1.2直方圖均衡化目標(biāo)及應(yīng)用這種方法通常用來增加許多圖像的局部對(duì)比度，尤其是當(dāng)圖像的有用數(shù)據(jù)的對(duì)比度相當(dāng)接近的時(shí)候。通過這種方法，亮度可以更好地在直方圖上分布。這樣就可以用于增強(qiáng)局部的對(duì)比度而不影響整體的對(duì)比度，直方圖均衡化通過有效地?cái)U(kuò)展常用的亮度來實(shí)現(xiàn)這種功能。這種方法對(duì)于背景和前景都太亮或者太暗的圖像非常有用，尤其是可以帶來X光圖像中更好的骨骼結(jié)構(gòu)顯示以及曝光過度或者曝光不足照片中更好的細(xì)節(jié)。該方法的一個(gè)主要優(yōu)勢(shì)是它是一個(gè)相當(dāng)直觀的技術(shù)并且是可逆操作，如果已知均衡化函數(shù)，那么就可以恢復(fù)原始的直方圖，并且計(jì)算量也不大。1.3直方圖均衡化編程實(shí)現(xiàn)%
4、直方圖均衡化I=imread('rice.png');[height,width]=size(I);figuresubplot(221)imshow(I)%顯示原始圖像subplot(222)imhist(I)%顯示原始圖像直方圖%進(jìn)行像素灰度統(tǒng)計(jì);NumPixel=zeros(1,256);%統(tǒng)計(jì)各灰度數(shù)目，共256個(gè)灰度級(jí)fori=1:heightforj=1:widthNumPixel(I(i,j)+1)=NumPixel(I(i,j)+1)+1;%對(duì)應(yīng)灰度值像素點(diǎn)數(shù)量增加1endend%計(jì)算灰度分布密度ProbPixel=zeros(1,256);f
5、ori=1:256ProbPixel(i)=NumPixel(i)/(height*width*1.0);end%計(jì)算累計(jì)直方圖分布CumuPixel=zeros(1,256);fori=1:256ifi==1CumuPixel(i)=ProbPixel(i);elseCumuPixel(i)=CumuPixel(i-1)+ProbPixel(i);endend%累計(jì)分布取整CumuPixel=uint8(255.*CumuPixel+0.5);%對(duì)灰度值進(jìn)行映射（均衡化）fori=1:heightforj=1:widthI(i,j)=CumuPixel(I
6、(i,j));endendsubplot(223)imshow(I)%顯示原始圖像subplot(224)imhist(I)%顯示原始圖像直方圖2了解RGB、HSV系統(tǒng)2.1RGB系統(tǒng)RGB色彩模式（也翻譯為“紅綠藍(lán)”，比較少用）是工業(yè)界的一種顏色標(biāo)準(zhǔn)，是通過對(duì)紅(R)、綠(G)、藍(lán)(B)三個(gè)顏色通道的變化以及它們相互之間的疊加來得到各式各樣的顏色的，RGB即是代表紅、綠、藍(lán)三個(gè)通道的顏色，這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)幾乎包括了人類視力所能感知的所有顏色，是目前運(yùn)用最廣的顏色系統(tǒng)之一。RGB色彩模式使用RGB模型為圖像中每一個(gè)像素的RGB分量分配一個(gè)0~255范圍內(nèi)的強(qiáng)度值。例
7、如：純紅色R值為255，G值為0，B值為0；灰色的R、G、B三個(gè)值相等（除了0和255）；白色的R、G、B都為255；黑色的R、G、B都為0。RGB圖像只使用三種顏色，就可以使它們按照不同的比例混合，在屏幕上重現(xiàn)種顏色。在RGB模式下，每種RGB成分都可使用從0（黑色）到255（白色）的值。例如，亮紅色使用R值246、G值20和B值50。當(dāng)所有三種成分值相等時(shí)，產(chǎn)生灰色陰影。當(dāng)所有成分的值均為255時(shí)，結(jié)果是純白色；當(dāng)該值為0時(shí)，結(jié)果是純黑色2.2HSV系統(tǒng)HSV(Hue,Saturation,Value)是根據(jù)顏色的直觀特性由A.R.Smith在1978年
8、創(chuàng)建的一種顏色空間,也稱六角錐體模型(Hexcone
