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histeq

ヒストグラム均等化を使用したコントラストの強調

構文

J = histeq(I,hgram)

J = histeq(I,n)

[J,T] = histeq(I)

newmap = histeq(X,map)

newmap = histeq(X,map,hgram)

[newmap,T] = histeq(X,___)

説明

J = histeq(I,hgram) は、length(hgram) ビンを持つ出力グレースケール イメージ J のヒストグラムがターゲット ヒストグラム hgram にほぼ一致するように、グレースケール イメージ I を変換します。

オプションで、グレースケール イメージのヒストグラム均等化を GPU を使用して実行できます (Parallel Computing Toolbox™ が必要)。詳細は、GPU での画像処理を参照。

J = histeq(I,n) はグレースケール イメージ I を変換し、n 個の離散グレー レベルを持つグレースケール イメージを J で返します。ほとんど同じ数のピクセルが J の n 個の各レベルにマッピングされます。その結果、J のヒストグラムはほぼフラットになります。J のヒストグラムは n が I の離散レベル数よりはるかに少ないときに、よりフラットになります。

[J,T] = histeq(I) はイメージ I のグレー レベルを J のグレー レベルにマッピングするグレースケール変換 T を返します。

newmap = histeq(X,map) はインデックス付きイメージ X のグレー成分のヒストグラムがほぼフラットになるようにカラーマップの値を変換します。変換されたカラーマップは newmap で返されます。

GPU では、この構文はサポートされていません。

newmap = histeq(X,map,hgram) は、インデックス付きイメージ (X,newmap) のグレー成分のヒストグラムがターゲット ヒストグラム hgram にほぼ一致するようにインデックス付きイメージ X に関連付けられたカラーマップを変換します。関数 histeq は変換されたカラーマップを newmap に返します。length(hgram) は size(map,1) と同じでなければなりません。

GPU では、この構文はサポートされていません。

[newmap,T] = histeq(X,___) はグレースケール変換 T を返します。これは map のグレー成分を newmap のグレー成分にマッピングします。

GPU では、この構文はサポートされていません。

例

ヒストグラム均等化を使用したコントラストの強調

イメージをワークスペースに読み取ります。

I = imread('tire.tif');

ヒストグラム均等化を使用して強度イメージのコントラストを強調します。

J = histeq(I);

元のイメージと調整されたイメージを表示します。

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

元のイメージのヒストグラムを表示します。

figure
imhist(I,64)

処理されたイメージのヒストグラムを表示します。

figure
imhist(J,64)

ヒストグラム均等化を使用したボリューム イメージのコントラストの強調

3 次元データセットを読み込みます。

load mristack

ヒストグラム均等化を行います。

enhanced = histeq(mristack);

元のイメージとコントラストが強調されたイメージのデータの 1 番目のスライスを表示します。

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')

GPU でのヒストグラム均等化を使用したコントラストの強調

この例では、同じヒストグラム均等化を GPU で実行します。

I = gpuArray(imread('tire.tif'));
J = histeq(I);
figure
imshow(I)
figure
imshow(J)

入力引数

I — 入力グレースケール イメージ

数値配列 | gpuArray

入力グレースケール イメージ。任意の次元の数値配列として指定します。

GPU を使用してヒストグラム均等化を実行するには、I を任意の次元の数値配列を含む gpuArray として指定します。

データ型: single | double | int16 | uint8 | uint16

hgram — ターゲット ヒストグラム

数値ベクトル | gpuArray

ターゲット ヒストグラム。数値ベクトルとして指定します。hgram には適切な範囲の強度値のビンが等間隔に分布しています。

• double クラスまたは single クラスのイメージでは [0, 1]

• uint8 クラスのイメージでは [0, 255]

• uint16 クラスのイメージでは [0, 65535]

• int16 クラスのイメージでは [-32768, 32767]

histeq は sum(hgram)=numel(I) となるように、hgram を自動的にスケーリングします。length(hgram) が I の離散レベル数よりもはるかに小さいと、J のヒストグラムは hgram にさらに一致するようになります。

GPU を使用してヒストグラム均等化を実行する場合、オプションで、hgram を数値ベクトルを含む gpuArray として指定できます。

データ型: single | double

n — 離散グレー レベルの数

64 (既定値) | スカラー

離散グレー レベルの数。スカラーとして指定します。

データ型: single | double

X — インデックス付きイメージ

数値配列

インデックス付きイメージ。任意の次元の数値配列として指定します。X の値はカラーマップ map のインデックスです。

データ型: single | double | uint8 | uint16

map — カラーマップ

c 行 3 列の配列

カラーマップであり、c 行 3 列の配列として指定されます。各行が RGB カラーの値を指定します。

データ型: double

出力引数

J — 出力グレースケール イメージ

数値配列 | gpuArray

出力グレースケール イメージ。サイズとクラスが入力イメージ I と同じ数値配列として返されます。

GPU を使用してヒストグラム均等化を実行する場合、J は数値配列を含む gpuArray として返されます。

T — グレースケール変換

数値ベクトル | gpuArray

グレースケール変換。数値ベクトルとして返されます。変換 T はイメージ I のグレー レベルを J のグレー レベルにマッピングします。

GPU を使用してヒストグラム均等化を実行する場合、T は数値ベクトルを含む gpuArray として返されます。

データ型: double

newmap — カラーマップ

n 行 3 列の配列

変換されたカラーマップ。n 行 3 列の配列として指定します。各行が RGB カラーの値を指定します。

データ型: double

アルゴリズム

目的のヒストグラム hgram を指定すると、histeq はグレースケール変換 T を選択して

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

を最小化します。ここで、c₀ は A の累積ヒストグラム、c₁ はすべての強度 k の hgram の累積和です。この最小化の条件として、T は単調でなければならず、c₁(T(a)) は a でのヒストグラム カウント間の距離の 1/2 を超えて c₀(a) をオーバーシュートできないという制約があります。histeq は変換 b = T(a) を使用して X (またはカラーマップ) 内のグレー レベルをその新しい値にマッピングします。

hgram を指定しない場合、histeq はフラットな hgram を作成します。

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

次に、前のアルゴリズムを適用します。

拡張機能

C/C++ コード生成

MATLAB® Coder™ を使用して C および C++ コードを生成します。

使用上の注意および制限:

• histeq では C コードの生成がサポートされています (MATLAB^® Coder™ が必要)。汎用の MATLAB Host Computer ターゲット プラットフォームを選択した場合、プリコンパイルされたプラットフォーム固有の共有ライブラリを使用するコードが、histeq によって生成されます。共有ライブラリを使用するとパフォーマンスの最適化は維持されますが、コードを生成できるターゲット プラットフォームが限定されます。詳細は、共有ライブラリを使用したコード生成を参照してください。

• コードを生成する際、histeq ではインデックス付きイメージがサポートされません。

GPU 配列

Parallel Computing Toolbox™ を使用してグラフィックス処理装置 (GPU) 上で実行することにより、コードを高速化します。

この関数は、GPU 配列を完全にサポートします。詳細は、GPU での画像処理を参照してください。

参考

brighten | imadjust | imhist

R2006a より前に導入

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