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clahe算法

发布时间:2023-03-25 08:42:22

1. OpenCV C++(四)----对比度增强

对比度增强或者称为对比度拉伸就是图像增强技术的一种,它主要解决由于图像的灰度级范围较小造成的对比度较低的问题,目的就是将输出图像的灰度级放大到指定的程度,使得图像中的细节看起来更加清晰。对比 度增强有几种常用的方法,如线性变换、分段线性变换、伽马变换、直方图正规化、直方图均衡化、局部自适应直方图均衡化等。

灰度直方图是图像灰度级的函数, 用来描述每个灰度级在图像矩阵中的像素个数或者占有率(概率)。

OpenCV提供了函数 calcHist 来实现直方图的构建,但是在计算8位图的灰度直方图 时,它使用起来略显复杂。下面是OpenCV源码

可以定义函数 calcGrayHist 来计算灰度直方图,其中输入参数为8位图,将返回的灰度直方图存储为一个1行256列的 Mat 类型。

图像对比度是通过灰度级范围来度量的,而灰度级范围可通过观察灰度直方图得到,灰度级范围越大代表对比度越高;反之,对比度越低,低对比度的图像在视觉上给人的感觉是看起来不够清晰,所以通过算法调整图像的灰度值,从而调整图像的对比度是有必要的。最简单的一种对比度增强方法是通过灰度值的线性变换来实现的。

当a=1,b=0时,O为I的一个副本;如果a>1,则输出图像O的对 比度比I 有所增大;如果0<a< 1,则O的对比度比I有所减小。而b值的改变,影响的是输出图像的亮度,当b> 0时,亮度增加;当b<0时,亮度减小。

在OpenCV中实现一个常数与矩阵相乘有多种方式。
1、convertTo

注:当输出矩阵的数据类型是 CV_8U 时, 大于255的值会自动截断为255

2、矩阵乘法运算

使用乘法运算符“*”, 无论常数是什么数据类型, 输出矩阵的数据类型总是和输入矩阵的数据类型相同,当数据类型是 CV_8U 时,在返回值中将大于255的值自动截断为255。

3、convertScaleAbs

直方图正规化是一种自动选取a和b的值的线性变换方法。

利用 minMaxLoc 函数不仅可以计算出矩阵中的最大值和最小值, 而且可以求出最大 值的位置和最小值的位置。 当然,
在使用过程中如果只想得到最大值和最小值, 则将其 他的变量值设为 NULL 即可。

OpenCV提供的函数: normalize()
使用函数 normalize 对图像进行对比度增强时, 经常令参数 norm_type=NORM_MINMAX , 和直方图正规化原理详解中提到的计算方法是相同的, 参数 alpha 相当于 Omax , 参数 beta 相当于 Omin 。 注意, 使用 normalize 可以处理多通道矩阵, 分别对每一个通道进行正规化操作。

非线性变换

假设输入图像为I,宽为W、 高为H,首先将其灰度值归一化到[0,1]范围,对于8位 图来说,除以255即可。 I (r, c) 代表归一化后的第r行第c列的灰度值, 输出图像记为 O, 伽马变换就是令 O(r, c) =I(r, c) γ , 0≤r<H, 0≤c< W,

当γ=1时, 图像不变。 如果图像整体或者感兴趣区域较暗, 则令0< γ< 1可以 增加图像对比度; 相反, 如果图像整体或者感兴趣区域较亮, 则令γ>1可以降低图像对比度。

伽马变换在提升对比度上有比较好的效果, 但是需要手动调节γ值。

全局直方图均衡化操作是对图像I进行改变, 使得输出图像O的灰度直方图 hist O 是“平”的, 即每一个灰度级的像素点个数是“相等”的。 注意,其实这里的“相等”不是严格意义上的等于, 而是约等于,

上述分别为I和O的累加直方图

总结,对于直方图均衡化的实现主要分四个步骤:

OpenCV实现的直方图均衡化函数 equalize-Hist , 其使用方法很简单, 只支持对 8位图 的处理。

虽然全局直方图均衡化方法对提高对比度很有效,但是均衡化处理以后暗区域的噪声可能会被放大,变得清晰可 见,而亮区域可能会损失信息。为了解决该问题, 提出了自适应直方图均衡化(Aptive Histogram Equalization) 方法。

自适应直方图均衡化首先将图像划分为不重叠的区域块(tiles) ,然后对每一个块分别进行直方图均衡化。 显然, 在没有噪声影响的情况下, 每一个小区域的灰度直方图会被限制在一个小的灰度级范围内; 但是如果有噪声, 每一个分割的区域块执行直方图均衡化后, 噪声会被放大。为了避免出现噪声这种情况, 提出了“限制对比度”(Contrast Limiting) [3],如果直方图的bin超过了提前预设好的“限制对比度”, 那么会被裁减, 然 后将裁剪的部分均匀分布到其他的bin, 这样就重构了直方图。

OpenCV提供的函数 createCLAHE 构建指向 CLAHE 对象的指针, 其中默认设置“限制 对比度”为40,块的大小为8×8。

2. 你好,请问您怎么用opencv检测一幅图片的边缘,主要是怎么进行图片平滑还有怎么应用Prewitt算子、sobel!

说说我的做法~
在提取边缘时,前处理工作很重要!且,噪音全都去掉是比较困难的是
1.可以先做平滑cvSmooth,去除噪音
2.可以用正规化或者直方图均衡化来处理图像像素~
3.用CLAHE算法,增加对比度
4.prewitt,sobel,算子都不是很精确,canny算子虽比较好但是不能提取封闭轮廓。你可以用snake,或者GVFsnake来动态提取边缘,但是之前得提取初始边缘。
以上,如果你想用prewitt,sobel的话可以到opencv论坛去搜索,答案有很多。
http://www.opencv.org.cn/index.php/%E9%A6%96%E9%A1%B5这是论坛
http://www.opencv.org.cn/index.php/Canny%E8%BE%B9%E7%BC%98%E6%A3%80%E6%B5%8B这是canny检测的例子
http://fsa.ia.ac.cn/opencv-doc-cn/opencv-doc-cn-0.9.7/ref/opencvref_cv.cn.htm这是函数的用法
祝你成功

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