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Python+OpenCV繪制灰度直方圖詳解

更新時(shí)間：2022年03月22日 10:09:51 作者：Vertira

一幅圖像由不同灰度值的像素組成，圖像中灰度的分布情況是該圖像的一個(gè)重要特征。圖像的灰度直方圖就描述了圖像中灰度分布情況。本文將利用Python和OpenCV繪制灰度直方圖，需要的可以參考一下

1.直方圖的概念

圖像直方圖是反映一個(gè)圖像像素分布的統(tǒng)計(jì)表，其實(shí)橫坐標(biāo)代表了圖像像素的種類，可以是灰度的，也可以是彩色的?？v坐標(biāo)代表了每一種顏色值在圖像中的像素總數(shù)或者占所有像素個(gè)數(shù)的百分比。圖像是由像素構(gòu)成，因?yàn)榉从诚袼胤植嫉闹狈綀D往往可以作為圖像一個(gè)很重要的特征。

圖像灰度直方圖：

一幅圖像由不同灰度值的像素組成，圖像中灰度的分布情況是該圖像的一個(gè)重要特征。圖像的灰度直方圖就描述了圖像中灰度分布情況，能夠很直觀的展示出圖像中各個(gè)灰度級(jí)所占的多少。圖像的灰度直方圖是灰度級(jí)的函數(shù)，描述的是圖像中具有該灰度級(jí)的像素的個(gè)數(shù)：其中，橫坐標(biāo)是灰度級(jí)，縱坐標(biāo)是該灰度級(jí)出現(xiàn)的頻率

歸一化直方圖:

通常會(huì)將縱坐標(biāo)歸一化到[0,1]區(qū)間內(nèi)，也就是將灰度級(jí)出現(xiàn)的頻率（像素個(gè)數(shù)）除以圖像中像素的總數(shù)?；叶戎狈綀D的計(jì)算公式如下：

其中，rk是像素的灰度級(jí)，nk是具有灰度rk的像素的個(gè)數(shù)，MN是圖像中總的像素個(gè)數(shù)。

代碼

import cv2 as cv
import numpy as np
 
from matplotlib import pyplot as plt
#%matplotlib inline
 
def plot_demo(image):
    plt.hist(image.ravel(), 256, [0, 256]) #image.ravel()#ravel函數(shù)功能是將多維數(shù)組降為一維數(shù)組,統(tǒng)計(jì)各個(gè)bin的頻次，256：bin的個(gè)數(shù)，[0, 256]：范圍
    plt.show("直方圖") #和OpenCV中的想要的直方圖不同
"""
畫灰度圖直方圖:
繪圖都可以調(diào)用matplotlib.pyplot庫來進(jìn)行，其中的hist函數(shù)可以直接繪制直方圖。
plt.hist(arr, bins=50, normed=1, facecolor='green', alpha=0.75)
hist的參數(shù)非常多，但常用的就這五個(gè)，只有第一個(gè)是必須的，后面四個(gè)可選
arr: 需要計(jì)算直方圖的一維數(shù)組
bins: 直方圖的柱數(shù)，可選項(xiàng)，默認(rèn)為10
normed: 是否將得到的直方圖向量歸一化。默認(rèn)為0
range參數(shù)表示箱子的下限和上限。即橫坐標(biāo)顯示的范圍，范圍之外的將被舍棄
"""
 
def image_hist(image):
    color = ('blue', 'green', 'red')  #圖像三通道
    for i, color in enumerate(color):
        hist = cv.calcHist([image], [i], None, [256], [0, 256]) #繪制各個(gè)通道的直方圖
        plt.plot(hist, color=color) #定義線的顏色
        plt.xlim([0, 256]) #x軸的范圍
    plt.show()
"""
calcHist(images, channels, mask, histSize, ranges[, hist[, accumulate]]) 
images參數(shù)表示輸入圖像，傳入時(shí)應(yīng)該用中括號(hào)[ ]括起來
channels參數(shù)表示傳入圖像的通道，如果是灰度圖像，那就不用說了，只有一個(gè)通道，值為0，
如果是彩色圖像（有3個(gè)通道），那么值為0,1,2,中選擇一個(gè)，對(duì)應(yīng)著BGR各個(gè)通道。這個(gè)值也得用[ ]傳入。
mask參數(shù)表示掩膜圖像。如果統(tǒng)計(jì)整幅圖，那么為None。
主要是如果要統(tǒng)計(jì)部分圖的直方圖，就得構(gòu)造相應(yīng)的掩膜來計(jì)算。
histSize參數(shù)表示灰度級(jí)的個(gè)數(shù)，需要中括號(hào)，比如[256]
ranges參數(shù)表示像素值的范圍，通常[0,256]。此外，假如channels為[0,1],ranges為[0,256,0,180],
則代表0通道范圍是0-256,1通道范圍0-180。
hist參數(shù)表示計(jì)算出來的直方圖。
"""
 
 
src = cv.imread("F:/images/lena.png")
cv.namedWindow("input image", cv.WINDOW_AUTOSIZE)
cv.imshow("input image", src)
plot_demo(src)
image_hist(src)
cv.waitKey(0)
 
cv.destroyAllWindows()

原圖