601415127

Report
Student: 沈軒緯
Student ID: 601415127
Outline
 前言
 Histogram Equalization
 Histogram Equalization 簡介
 Local Histogram Equalization
 HE with noise filter
 Flow chart
 執行環境
 作業環境
 Qt介紹
 介面說明
 應用
 Demo影片
 reference
前言
 Histogram Equalization是(HE)一種用來增強圖片對
比度的方法,藉由將原本集中在小範圍的機率函數
(PDF)分布到大範圍(RGB24就是8bit)來增加圖片的對
比度
Histogram Equalization簡介-1
fig(1)為在霧的環境下拍攝之相片(Histogram分佈狹小),
fig(2)為fig(1)的灰階Histogram統計結果可得知fig(1)的灰階
數值大多分佈在70至100之間,對比度不高,整張圖片霧濛濛的
個
數
fig(1)
Pixle value(PV)
fig(2)
Histogram Equalization簡介-2
fig(3)為fig(1)經由Histogram Equalization運算後,
擴大數值分佈範圍的結果。fig(4)為fig(3)的灰階
Histogram統計結果,可看出Pixle value的分布範圍變大,
圖片的整體對比度增加,圖片變得更明亮
個
數
fig(3)
Pixle value(PV)
fig(4)
Local Histogram Equalization
 Histogram Equalization對於本來整體數值分佈範圍
較大的圖形效果較差,如果對整張圖做,也沒辦
法處理僅部分增強對比度的case
 對於這種case可以使用Local的方法做HE,即把輸入
圖形切成多個小區域,對所有區域或部分區域分別做
HE,如此區域內的對比度會比直接對整張圖做更高,
缺點是區域間會有接縫
Local Histogram Equalization
原圖
Local HE
Block 10x10
Global
HE
Local HE
Block 30x30
Noise
 因為HE在運算的時候不會考慮分類資訊,因此如果圖
像中有雜訊HE也會增加雜訊的對比度,造成增強圖片
對比度的同時連雜訊也一併增強,如右圖
原圖
經HE處理
HE with noise filter
 為了解決這個問題,我使用noise filter來改善HE,先做去除雜
訊後再做HE,如此一來在增加對比度的同時不會增強雜訊,在
比較median,mean,gaussian filter後,我選擇效果最好的median
filter來去除雜訊,可以看出結果在增強對比度的同時不會增強
雜訊,不過相對的細節部分會較不清楚
HE
HE with noise filter
Flow chart
影像輸入
with Noise filter
with Local region
Histogram 統計
(計算Pixle value(PV)
0~255bit()各自的出
現次數)
統計各個PV的出現機率P(i)
Out_ PV(i) 
c(i)  c(i)min
 255
c(i)max  c(i)min
HE with Noise Filter
計算 p 的累計機率函數C(i)
Out_ PV(i) 
c(i)  c(i)min
 255
c(i)max  c(i)min
Local HE
Out_ PV(i) 
c(i)  c(i)min
 255
c(i)max  c(i)min
HE
作業環境
 Development:
 作業環境- Linux Ubuntu 12.04.3
 使用的相關工具名稱-qt4
 External library:

Graphical and UI user interface: QT 4.8.2
Introduction to Qt
 Useful C++ class library
 QtGui (GUI library)
 QtMultimedia (Multimedia moulde)
 QtNetwork (HTTP, FTP and lower level
protocol support)
 QtOpenGL (OpenGL, OpenGL ES)
 QtScript (ECMA standard script engine)
 QtWebkit (Web browser engine)
 QtXml (XML reader and parser)
How to use Qt
 Write your program
 qmake
 qmake –project

Generate *.pro file (Qt的專案檔)
 qmake
 Generate Makefile
 make
 Build your program
 在資料夾內已有”makefile”及執行檔”final_UI”
 輸入”make”即可編譯,或可直接執行”final_UI”
程式執行介面說明
Load image:選擇要處理的
圖片(需為bmp檔,大小
<1024*1024)
拉霸:調整local Histogram
Equalizaton的區間大小用
如值=16:每個區塊大小事local
he的每個區塊大小事16x16個
pixle
Dispalay:
圖片會顯示在這裡
Hist_eq:讀取圖片後按下此鍵會執行
Histogram Equalization 並將結果顯示在Display
he_with median filter:執行HE with noise filter
並將結果顯示在Display
he_local:讀取圖片並調整區塊大小(藉由拉霸)後按下此鍵會執行
local Histogram Equalization 並將結果顯示在Display
應用
 Histogram Equalization處理拍攝環境不佳導致模糊的
圖像(ex:霧,沙塵暴,夜間…等等)非常有用
 另外Histogram Equalization也可利用在醫學影像的分
析方面,尤其是可以帶來X光圖像中更好的骨骼結構
顯示以及曝光過度或者曝光不足照片中更好的細節
實際應用範例-提高彩度
 fig(5)為彩色相片,相片整體偏紅棕色,fig(6)
為fig(5)經過Histogram Equalization的處理結果,
可看出fig(6)的色彩較為真實(ex:膚色)
 Histogram Equalization也可用來提高圖片的彩度
fig(5)
fig(6)
實際應用範例-胸腔x光
 左圖為原始之胸腔X光圖,右圖為經HE處理過的圖,
可看出經HE處理後胸腔X光的圖像更清晰,可幫助醫
生更準確的判斷病人的病情
原圖
HE
HE with noise filter
實際應用範例-沙塵暴
 左圖為原始之沙塵暴場景拍攝圖,右圖為經HE處理過
的圖,可看出經HE處理後原本因沙塵暴而整張照片呈
現一片黃濛濛的圖片變得清晰
原圖
經HE處理
Demo影片
連結
 http://www.youtube.com/watch?v=6dVREBhPMHg
Reference
 R. A. Hummel "Image enhancement by histogram
transformation", Computer Graphics and Image
Processing
 Regionally Adaptive Histogram Equalization of the
Chest ROBERT H. SHERRIER AND G. A. JOHNSON
 http://www.generation5.org/content/2004/histogram
Equalization.asp
 http://fourier.eng.hmc.edu/e161/lectures/contrast_tra
nsform/node2.html
End of report !
Thank you for your participation !

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