히스토그램 변환(Histogram Conversion)

1. 히스토그램(Histogram)

히스토그램은 도수 분포표를 그래프로 나타낸 것입니다. 쉽게 말해 무엇이 몇 개 있는지 개수를 세어 놓은 것을 그래프로 나타낸 것을 말합니다. 이미지의 픽셀값을 히스토그램으로 표시하는 것은 이미지를 분석하는 데 도움을 줍니다. 예를 들어 전체 이미지에서 픽셀 값이 1인 픽셀이 몇 개이고, 2인 픽셀이 몇 개이고, 255인 픽셀이 몇 개인지까지 세는 것입니다. 이렇게 함으로써 픽셀들의 색상이나 명암의 분포를 파악할 수 있습니다.

 

 

1) 히스토그램 분포의 특징

• 영상의 명도와 명암 대비를 파악할 수 있음
• 왼쪽으로 치우침 → 영상 밝기가 어두워짐
• 오른쪽으로 치우침 → 영상 밝기가 밝아짐
• 좁은 범위에 분포 → 명도 차이가 적어, 명암 대비가 좋지 않음
• 넓은 범위에 분포 → 명도 차이가 커, 명암 대비가 좋음

 

2. 히스토그램 변환(Histogram Conversion)

히스토그램 변환은 원본 이미지의 히스토그램을 다른 히스토그램으로 변환하는 것입니다. 히스토그램 변환은 명도와 명암대비를 개선하기위한 스케일 변환의 일종이라고 할 수 있습니다. 

1) 히스토그램 스트레칭(histogram stretching)

히스토그램 스트레칭은 이미지의 히스토그램이 전 구간에 걸쳐서 나타나도록 변경하는 선형 변환 기법이다. 명암비가 낮은 이미지는 히스토그램이 특정 구간에 집중되는데 이러한 히스토그램을 마치 고무줄을 잡아 늘이듯이 펼쳐서 히스토그램 그래프가 그레이스케일 전 구간에서 나타나도록 변환하는 기법입니다. 히스토그램 스트레칭을 수행한 이미지는 명암비가 높아집니다.

히스토그램 스트레칭 변환 수식

히스토그램 스트레칭 변환 결과

 

1) 히스토그램 평활화(Histogram equalization)

히스토그램 평활화는 화소값의 분포를 나타내는 히스토그램이 균일하게 되도록 변환하는 처리이다. 즉, 출력영상의 히스토그램에서 각 밝기값들이 거의 동일한 개수의 화소를 가지도록 입력 영상의 화소값을 매핑하는 것을 의미한다. 첫 번째 단계로 누적 히스토그램을 만들어야합니다. 그런 다음 누적 된 히스토그램을 여러 개의 동일한 영역으로 나누어야합니다. 셋째, 각 영역의 해당 픽셀을 변환된 스케일에 할당합니다.

히스토그램 평활화 변환 수식

히스토그램 평활화 변환 결과