OpenCV + CPP 系列（十八）直方图 与 直方图均衡化

文章目录

• ​​一、函数介绍​​

• ​​calcHist​​
• ​​cvRound()、cvFloor()、cvCeil()函数详解​​

• ​​二、直方图显示​​

• ​​一维直方图​​
• ​​二维直方图​​

• ​​三、直方图均衡化​​

关于opencv-python 有关直方图查看

OpenCV—python 颜色空间（RGB，HSV，Lab）与 颜色直方图

OpenCV—python 颜色直方图与直方图均衡化

一、函数介绍

calcHist

该函数可以一次统计多张图片每个通道的灰度值数据

const Mat*

​​images​​, 　　　输入需要计算的矩阵（CV_8U或 CV_32F）

int

​​nimages​​,　　　　　　 源图像的数目

const int*

​​channels​​, 　　 通道列表。通道数必须与直方图维数匹配，从0开始

InputArray

​​mask​​, 　 　　掩码（不需要填Mat()）

OutputArray

​​hist​​, 　　 输出直方图

int

​​dims​​, 　　　　　　　直方图的维度

const int*

​​histSize​​,　　 数组，即histSize[i]表示第i个维度上bin的个数（一维一般为256）

const float**

​​ranges​​, 　　一般为（0，256）

bool

​​uniform = true​​, 　　标识，用于说明直方条bin是否是均匀等宽的。

bool

​​accumulate = false​​ 累积标识。多幅图像时，累积计算一个简单的直方图，或者及时更新直方图。

)

cvRound()、cvFloor()、cvCeil()函数详解

函数cvRound()、cvFloor()、cvCeil()都是按照一种舍入方式将浮点型数据转换为整型数据。

• cvRound()：返回跟参数最接近的整数值，即四舍五入；(2.5 ->2, 2.51->3)
• cvFloor() ：返回不大于参数的最大整数值，即向下取整；(2.5 ->2)
• cvCeil() ：返回不小于参数的最小整数值，即向上取整；(2.5 ->3)

二、直方图显示

头文件 ​​quick_opencv.h​​：声明类与公共函数

#pragma once
#include <opencv2\opencv.hpp>
using namespace cv;

class QuickDemo {
public:
  ...
  void show_histogram_Demo(Mat& image);
  void show_histogram2d_Demo(Mat& image);
};

主函数调用该类的公共成员函数

#include <opencv2\opencv.hpp>
#include <quick_opencv.h>
#include <iostream>
using namespace cv;


int main(int argc, char** argv) {
  Mat src = imread("D:\\Desktop\\pandas.jpg");
  if (src.empty()) {
    printf("Could not load images...\n");
    return -1;
  }
  namedWindow("input", WINDOW_NORMAL);
  imshow("input", src);

  QuickDemo qk;

  ...
  qk.show_histogram_Demo(src);
  qk.show_histogram2d_Demo(src);
  waitKey(0);
  destroyAllWindows();
  return 0;
}

一维直方图

源文件 ​​quick_demo.cpp​​：实现类与公共函数

void QuickDemo::show_histogram_Demo(Mat& image) {
  std::vector<Mat> bgr_plane;
  split(image, bgr_plane);

  const int channels[1] = { 0 };
  const int bins[1] = { 256 };    //bins数据分成的等级
  float hranges[2] = { 0,256 };
  const float* ranges[1] = { hranges };

  Mat b_hist;
  Mat g_hist;
  Mat r_hist;

  // 计算 B,G,R三个通道的直方图
  calcHist(&bgr_plane[0], 1, 0, Mat(), b_hist, 1, bins, ranges);
  calcHist(&bgr_plane[1], 1, 0, Mat(), g_hist, 1, bins, ranges);
  calcHist(&bgr_plane[2], 1, 0, Mat(), r_hist, 1, bins, ranges);

  //显示直方图
  int hist_w = 512;
  int hist_h = 400;
  int bin_w = cvRound((double)hist_w/bins[0]);
  Mat histImage = Mat::zeros(hist_h, hist_w, CV_8UC3);

  //归一化直方图
  normalize(b_hist, b_hist, 0, histImage.rows, NORM_MINMAX, -1, Mat());
  normalize(g_hist, g_hist, 0, histImage.rows, NORM_MINMAX, -1, Mat());
  normalize(r_hist, r_hist, 0, histImage.rows, NORM_MINMAX, -1, Mat());

  //绘制直方图曲线
  for (int i = 1; i < bins[0]; i++) {
    line(histImage, \
      Point(bin_w * (i - 1), hist_h - cvRound(b_hist.at<float>(i - 1))), \
      Point(bin_w * i, hist_h - cvRound(b_hist.at<float>(i))), \
      Scalar(255, 0, 0), 2, 8, 0);
    line(histImage, \
      Point(bin_w * (i - 1), hist_h - cvRound(g_hist.at<float>(i - 1))), \
      Point(bin_w * i, hist_h - cvRound(g_hist.at<float>(i))), \
      Scalar(0, 255, 0), 2, 8, 0);
    line(histImage, \
      Point(bin_w * (i - 1), hist_h - cvRound(r_hist.at<float>(i - 1))), \
      Point(bin_w * i, hist_h - cvRound(r_hist.at<float>(i))), \
      Scalar(0, 0, 255), 2, 8, 0);
  }
  imshow("histImage", histImage);
}

二维直方图

源文件 ​​quick_demo.cpp​​：实现类与公共函数

void QuickDemo::show_histogram2d_Demo(Mat& image) {
  Mat hsv, hs_hist;
  cvtColor(image, hsv, COLOR_BGR2HSV);

  int hbin = 30, sbin = 32;
  int hist_bins[] = { hbin , sbin };
  float h_range[] = { 0,180 };
  float s_range[] = { 0,256 };
  const float* hs_ranges[] = { h_range,s_range };
  int hs_channels[] = { 0,1 };
  calcHist(&hsv, 1, hs_channels, Mat(), hs_hist, 2, hist_bins, hs_ranges, true, false);

  double maxVal = 0;
  minMaxLoc(hs_hist, 0, &maxVal, 0, 0);
  int scale = 10;
  Mat hist_2d_image = Mat::zeros(sbin * scale, hbin * scale, CV_8UC3);
  for (int h = 0; h < hbin; h++) {
    for (int s = 0; s < sbin; s++) {
      float binVal = hs_hist.at<float>(h, s);
      int intensity = cvRound(binVal * 255 / maxVal);
      rectangle(hist_2d_image,
        Point(h * scale, s * scale),
        Point((h + 1) * scale, (s + 1) * scale),
        Scalar::all(intensity),
        -1
      );
    }
  }
  imshow("hist_2d_image0", hist_2d_image);
  applyColorMap(hist_2d_image, hist_2d_image, 2);
  imshow("hist_2d_image1", hist_2d_image);  
}

三、直方图均衡化

这里只是演示了图像的全局直方图均衡化

void QuickDemo::histogram_eq_Demo(Mat& image) {
    //灰度图像直方图均衡化
    Mat gray, dst;
    cvtColor(image, gray, COLOR_BGR2GRAY);
    equalizeHist(gray, dst);
    imshow("gray", gray);
    imshow("dst", dst);

    // 彩色图像直方图均衡化
    Mat hsv, hsv_dst;
    std::vector<Mat> hsv_split;
    cvtColor(image.clone(), hsv, COLOR_BGR2HSV);
    split(hsv, hsv_split);
    equalizeHist(hsv_split[2], hsv_split[2]);
    merge(hsv_split, hsv);
    cvtColor(hsv, hsv_dst, COLOR_HSV2BGR);
    imshow("hsv_dst", hsv_dst);
}