Histogramioperaatiot

Histogramioperaatiot ovat kuvan käsittelyssä käytettyjä menetelmiä, joissa kuvan pikselien intensiteettijakaumaa muokataan. Tavoitteina ovat kontrastin parantaminen, valaistusvaihtelujen kompensoiminen sekä kuvien yhtenäisempi esikäsittely tai vertailtavuus.

Yleisimmät global-histogrammiin perustuvat operaatiot ovat histogramin tasaus ja histogramin tasaaminen. Histogramin tasaus (histogram stretching) on lineaarinen muunnos, jossa pienin ja suurin intensiteettiarvo skaalataan uudelleen tietylle välille. Tällä voidaan laajentaa tai supistaa käytettävän harmaanasteikon dynamiikkaa. Histogramin tasaaminen (histogram equalization) pyrkii tekemään pikselijakauman mahdollisimman tasaiseksi koko harmaanasteikolla, jolloin kontrasti erityisesti keskialueilla paranee.

Adaptiivinen histogramin tasaus (esim. AHE, CLAHE) jakaa kuvan pienempiin osiin ja soveltaa tasausta kussakin osassa erikseen. Tämä auttaa säilyttämään yksityiskohdat ja vähentää kohinan sekä valaisun epätasaisuuksien aiheuttamaa ylätason muutosvaikutusta suuremmissa kuvissa.

Histogramin sovitus (histogram matching) tarkoittaa kohdehistogrammin mukaista muunnosta: lähdekuvan intensiteetit muutetaan siten, että niiden histogrammi muistuttaa annettua tavoitehistogrammia. Tämä on hyödyllistä, kun halutaan yhdenmukaistaa useiden kuvien kontrasti tai valaisu datasetissä.

Väri-kuvissa histogramioperaatioita käytetään tyypillisesti luminanssikanavalla (esim. Y, L) säilyttäen värisävyt; koko kuvan muokkauksia voidaan tehdä kajoamatta liikaa väriprofiileihin. Käytännössä näillä operaatioilla on rajoituksia: kohina voi voimistua ja värihäiriöt voivat ilmetä, jos muokkaus ei ole kohdallaan. Käyttökohteita ovat valokuvien kontrastin parantaminen, lääketieteelliset kuvat sekä eri kuvasarjojen vertailu.