histeq

히스토그램 평활화를 사용하여 대비 향상

구문

J = histeq(I)

J = histeq(I,n)

J = histeq(I,hgram)

newcmap = histeq(X,map)

newcmap = histeq(X,map,hgram)

[___,T] = histeq(___)

설명

J = histeq(I)는 출력 회색조 영상 J의 히스토그램이 64개의 Bin을 갖고 거의 평평해지도록 회색조 영상 I를 변환합니다.

J = histeq(I,n)은 n개의 Bin을 갖는 출력 회색조 영상 J의 히스토그램이 거의 평평해지도록 회색조 영상 I를 변환합니다. n이 I의 이산 레벨 개수보다 훨씬 더 작으면 J의 히스토그램이 더 평평해집니다.

J = histeq(I,hgram)은 출력 회색조 영상 J의 히스토그램이 목표 히스토그램 hgram과 거의 일치하도록 회색조 영상 I를 변환합니다. 출력 영상의 히스토그램 Bin 개수는 length(hgram)과 같습니다.

newcmap = histeq(X,map)은 인덱스 영상 X의 회색 성분의 히스토그램이 거의 평평해지도록 컬러맵의 값을 변환합니다. 변환된 컬러맵은 newcmap입니다.

newcmap = histeq(X,map,hgram)은 인덱스 영상(X,newcmap)의 회색 성분의 히스토그램이 목표 히스토그램 hgram과 거의 일치하도록 인덱스 영상 X와 연결된 컬러맵을 변환합니다. histeq 함수는 변환된 컬러맵을 newcmap으로 반환합니다. length(hgram)은 size(map,1)과 같아야 합니다.

[___,T] = histeq(___)는 입력 회색조 영상 또는 컬러맵의 회색 성분을 출력 회색조 영상 또는 컬러맵의 회색 성분에 매핑하는 변환 T도 반환합니다.

예제

히스토그램 평활화를 사용하여 대비 향상시키기

영상을 작업 공간으로 읽어 들입니다.

I = imread('tire.tif');

히스토그램 평활화를 사용하여 명암 영상의 대비를 향상시킵니다.

J = histeq(I);

원본 영상과 조정된 영상을 표시합니다.

imshowpair(I,J,'montage')
axis off

원본 영상의 히스토그램을 표시합니다.

figure
imhist(I,64)

처리된 영상의 히스토그램을 표시합니다.

figure
imhist(J,64)

히스토그램 평활화를 사용하여 볼륨 영상의 대비 향상시키기

3차원 데이터셋을 불러옵니다.

load mristack

히스토그램 평활화를 수행합니다.

enhanced = histeq(mristack);

원본 영상과 대비가 향상된 영상에 대한 데이터의 첫 번째 슬라이스를 표시합니다.

figure
subplot(1,2,1)
imshow(mristack(:,:,1))
title('Slice of Original Image')
subplot(1,2,2)
imshow(enhanced(:,:,1))
title('Slice of Enhanced Image')

히스토그램 평활화의 변환 곡선 플로팅하기

이 예제에서는 히스토그램 평활화의 변환 곡선을 플로팅하는 방법을 보여줍니다. histeq는 각 입력값에 대응하는 결과 출력값을 1×256 벡터로 반환할 수 있습니다. (이 벡터의 값은 입력 영상의 클래스와 관계없이 [0,1] 범위 내에 있습니다.) 이 데이터를 플로팅하여 변환 곡선을 얻을 수 있습니다.

영상을 작업 공간으로 읽어 들입니다.

I = imread('pout.tif');

histeq 함수로 히스토그램 평활화를 사용하여 대비를 조정합니다. 회색조 변환 반환 값 T를 지정합니다. T는 명암 영상 I의 회색 레벨을 J의 회색 레벨에 매핑하는 벡터입니다.

[J,T] = histeq(I);

변환 곡선을 플로팅합니다. 입력값이 대부분 0.3과 0.6 사이에 있고 출력값은 0과 1 사이에 균일하게 분포되어 있는 히스토그램이 변환 곡선에 어떻게 반영되는지 확인해 보십시오.

figure
plot((0:255)/255,T);

입력 인수

I — 회색조 영상

숫자형 배열

회색조 영상으로, 임의 차원의 숫자형 배열로 지정됩니다.

데이터형: single | double | int16 | uint8 | uint16

hgram — 목표 히스토그램

숫자형 벡터

목표 히스토그램으로, 숫자형 벡터로 지정됩니다. 목표 히스토그램은 적절한 범위의 명암 값에 걸쳐 균일한 간격으로 배치된 Bin을 가져야 합니다. 명암 값 범위는 입력 영상의 데이터형에 따라 달라집니다.

• single형 또는 double형 — [0, 1].

• uint8형 — [0, 255].

• uint16형 — [0, 65535].

• int16형 — [–32768, 32767].

기본적으로 목표 히스토그램의 Bin 개수는 length(hgram)과 같습니다.

예를 들면 다음과 같습니다.

hgram = 256:-4:4;
J = histeq(I,hgram);

위 구문은 목표 히스토그램을 Bin이 64개이고 평평하지 않으면서 선형 감소하는 함수(작은 픽셀 값을 더 강조함)로 지정합니다.

histeq는 sum(hgram) == numel(I)가 되도록 hgram을 자동으로 스케일링합니다. length(hgram)이 I의 이산 레벨 개수보다 훨씬 더 작으면 히스토그램 J가 hgram과 더 잘 일치합니다.

데이터형: single | double

n — 이산 회색 레벨 수

64 (디폴트 값) | 양의 정수

이산 회색 레벨 수로, 양의 정수로 지정됩니다.

데이터형: single | double

X — 인덱스 영상

숫자형 배열

인덱스 영상으로, 임의 차원의 숫자형 배열로 지정됩니다. X의 값은 컬러맵 map의 요소에 대한 인덱스입니다.

데이터형: single | double | uint8 | uint16

map — 컬러맵

c×3 숫자형 행렬

인덱스 영상 X와 연결된 컬러맵으로, [0, 1] 범위의 값을 갖는 c×3 숫자형 행렬로 지정됩니다. 각 행은 컬러맵의 하나의 색에 대한 빨간색, 녹색, 파란색 성분을 지정하는, 요소를 3개 가진 RGB 3색입니다.

데이터형: double

출력 인수

J — 변환된 회색조 영상

숫자형 배열

변환된 회색조 영상으로, 입력 영상 I와 크기 및 클래스가 같은 숫자형 배열로 반환됩니다.

T — 회색조 변환

숫자형 벡터

회색조 변환으로, 숫자형 벡터로 반환됩니다. 변환 T는 영상 I의 회색 레벨을 J의 회색 레벨에 매핑합니다.

데이터형: double

newcmap — 변환된 컬러맵

n×3 숫자형 행렬

변환된 컬러맵으로, [0, 1] 범위의 값을 갖는 n×3 숫자형 행렬로 지정됩니다. 각 행은 컬러맵의 하나의 색에 대한 빨간색, 녹색, 파란색 성분을 지정하는, 요소를 3개 가진 RGB 3색입니다.

데이터형: double

알고리즘

목표 히스토그램 hgram을 제공하면, histeq는 다음을 최소화하는 회색조 변환 T를 선택합니다.

$$\left|c_1(T(k))-c_0(k)\right|,$$

여기서 c₀은 입력 영상 I의 누적 히스토그램이고, c₁은 모든 명암 k에 대한 hgram의 누적합입니다. 이 최소화에는 다음 제약 조건이 적용됩니다.

• T는 단조적이어야 함

• c₁(T(a))는 a에서의 히스토그램 도수 간 거리의 절반을 초과하여 c₀(a)를 오버슈트할 수 없습니다.

histeq는 변환 b = T(a)를 사용하여 X(또는 컬러맵)의 회색 레벨을 새 값에 매핑합니다.

hgram을 지정하지 않으면 histeq는 다음과 같이 평평한 hgram을 생성한 다음,

hgram = ones(1,n)*prod(size(A))/n;

위에 나온 알고리즘을 적용합니다.

확장 기능

C/C++ 코드 생성

MATLAB® Coder™를 사용하여 C 코드나 C++ 코드를 생성할 수 있습니다.

사용법 관련 참고 및 제한 사항:

• histeq 함수는 C 코드 생성을 지원합니다(MATLAB^® Coder™가 필요함). 일반적인 MATLAB Host Computer 타깃 플랫폼을 선택할 경우 histeq 함수는 미리 컴파일된 플랫폼별 공유 라이브러리를 사용하는 코드를 생성합니다. 공유 라이브러리를 사용하면 성능 최적화가 유지되지만 코드를 생성할 수 있는 타깃 플랫폼이 제한됩니다. 자세한 내용은 Types of Code Generation Support in Image Processing Toolbox 항목을 참조하십시오.

• 코드 생성 시, histeq는 인덱스 영상을 지원하지 않습니다.

GPU 코드 생성

GPU Coder™를 사용하여 NVIDIA® GPU용 CUDA® 코드를 생성할 수 있습니다.

사용법 관련 참고 및 제한 사항:

코드 생성 시, histeq는 인덱스 영상을 지원하지 않습니다.

스레드 기반 환경

MATLAB®의 backgroundPool을 사용해 백그라운드에서 코드를 실행하거나 Parallel Computing Toolbox™의 ThreadPool을 사용해 코드 실행 속도를 높일 수 있습니다.

이 함수는 스레드 기반 환경을 완전히 지원합니다. 자세한 내용은 스레드 기반 환경에서 MATLAB 함수 실행하기 항목을 참조하십시오.

GPU 배열

Parallel Computing Toolbox™를 사용해 GPU(그래픽스 처리 장치)에서 실행하여 코드 실행 속도를 높일 수 있습니다.

이 함수는 GPU 배열을 완전히 지원합니다. 자세한 내용은 GPU를 사용한 영상 처리 항목을 참조하십시오.

버전 내역

R2006a 이전에 개발됨

R2022b: GPU Coder를 사용하여 CUDA 코드 생성

이제 histeq 함수는 최적화된 CUDA^® 코드 생성을 지원합니다(GPU Coder™가 필요함).

R2022b: 스레드 기반 환경 지원

histeq 함수는 이제 스레드 기반 환경을 지원합니다.

참고 항목

adapthisteq | brighten | imadjust | imhist

도움말 항목

• 대비 향상 기법
• 히스토그램 평활화를 사용하여 영상 대비 조정하기
• 적응 히스토그램 평활화