c++ - 选择性直方图均衡化(仅在图像的指定区域)

Question

我正在使用 opencv 在 Qt creator 上进行开发。

我必须开发一个程序来对图像进行直方图均衡。我的图像是 16 位灰度图像，所以我不能使用 opencv 函数“equalizeHist”，因为它只适用于 8 位灰度图像。

我为此编写的代码如下:

void equalizeHist_16U(Mat* img)
{
    long hist[65535] = {0};
    double ratio;
    int i, j;

    assert(img->channels() == 1);
    assert(img->type() == CV_16U);

    ratio = 65535.0 / (img->cols*img->rows);

    //Cumulative histogram calculation
    compute_hist_16U(img, hist, true);

    for(i=0 ; i<img->cols ; i++)
    {
        for(j=0 ; j<img->rows ; j++)
        {
            img->at<unsigned short>(j,i) = ratio*hist[img->at<unsigned short>(j,i)];
        }
    }

}

long compute_hist_16U (Mat* img, long* hist, bool cumul)
{
    unsigned short i, j, k;
    long* b;
    long max = 0;

    //is the image 16bits grayscale ?
    assert(img->channels() == 1);
    assert(CV_16U == img->type());

    //histogram calculation
    for(i=0 ; i<img->cols ; i++)
    {
        for(j=0 ; j<img->rows ; j++)
        {
            hist[img->at<unsigned short>(j,i)]++;
            if(hist[img->at<unsigned short>(j,i)] > max)
                max = hist[img->at<unsigned short>(j,i)];
        }
    }

    //Cumulative histogram calculation (if cumul=true)
    if(cumul)
    {
        for(b=hist ; b<hist+65535 ; b++)
        {
            *(b+1) += *b;
        }
    }
    return (cumul ? hist[65535] : max);
}

它达到了我的预期，现在我想对我的图像进行直方图均衡化，但只对图像的指定部分进行均衡化。我将 x1,x2,y1,y2 参数添加到我的函数中，并像这样更改了“for”的范围(我更改的代码行带有箭头):

---->void equalizeHist_16U(Mat* img, int x1, int x2, int y1, int y2)
{
    long hist[65535] = {0};
    double ratio;
    int i, j;

    assert(img->channels() == 1);
    assert(img->type() == CV_16U);

    ratio = 65535.0 / (img->cols*img->rows);

    //Cumulative histogram calculation
    compute_hist_16U(img, hist, true);

    ---->for(i=x1 ; i<=x2 ; i++)
    {
        ---->for(j=y1 ; j<=y2 ; j++)
        {
            img->at<unsigned short>(j,i) = ratio*hist[img->at<unsigned short>(j,i)];
        }
    }

}

---->long compute_hist_16U (Mat* img, long* hist, bool cumul, int x1, int x2, int y1, int y2)
{
    unsigned short i, j, k;
    long* b;
    long max = 0;

    //is the image 16bits grayscale ?
    assert(img->channels() == 1);
    assert(CV_16U == img->type());

    //histogram calculation
    ---->for(i=x1 ; i<=x2  ; i++)
    {
        ---->for(j=y1 ; j<=y2 ; j++)
        {
            hist[img->at<unsigned short>(j,i)]++;
            if(hist[img->at<unsigned short>(j,i)] > max)
                max = hist[img->at<unsigned short>(j,i)];
        }
    }

    //Cumulative histogram calculation (if cumul=true)
    if(cumul)
    {
        for(b=hist ; b<hist+65535 ; b++)
        {
            *(b+1) += *b;
        }
    }
    return (cumul ? hist[65535] : max);
}

但它没有按预期工作，我的图像没有均衡，我的图像上没有极端值(清晰的白色和深黑色)。如果我尝试

equalizeHist_16U(&img, 0, 50, 0, 50)

我得到的图像非常非常明亮如果我尝试

equalizeHist(&img, 300, 319, 220, 239)

我得到的图像非常暗

我想我在循环边界上犯了一个错误，但我找不到哪里!也许你有想法？

提前致谢

Answer 1

初步:
您是否注意到您根本没有使用第二个版本的累积直方图函数？

void equalizeHist_16U(Mat* img, int x1, int x2, int y1, int y2)

正在打电话

compute_hist_16U(img, hist, true);

而不是:

long compute_hist_16U (Mat* img, long* hist, bool cumul, int x1, int x2, int y1, int y2)

(我想你想发布最后一个，否则我不明白你为什么发布代码:))

---

实际答案:

如果您使用 cv::Mat rois，通过 operator ()，一切都会变得容易得多.

你的函数将变成如下:

void equalizeHist_16U(Mat* img, int x1, int x2, int y1, int y2) {

   //Here you should check you have x2 > x1 and y2 > y1 and y1,x1 >0 and x2 <= img->width and y2 <= img->height

   cv::Rect roi(x1,y1,x2-x1,y2-y1); 
   //To reproduce exactly the behaviour you seem to target,
   //it should be x2-x2+1 and y2-y1+1. 
   //But you should get used on the fact that extremes are,
   //as a convention, excluded

   cv::Mat& temp = *img; //Otherwise using operator() is complicated
   cv::Mat roiMat = temp(roi); //This doesn't do any memory copy, just creates a new header!
   void equalizeHist_16U(&roiMat); //Your original function!!

}

就是这样!如果这不起作用，则意味着您处理整个图像的原始函数存在您之前没有注意到的错误。

当我有一点时间时，我会发布一些建议来使你的函数更快(例如，你应该避免使用 .at，你应该计算你的最大值histogram 在直方图计算结束时，您应该创建一个 short 查找表，您可以在其中将直方图乘以比率，以便应用直方图变得更快；而不是 ratio 导致浮点转换的变量，您可以简单地将直方图元素除以常量 (img->width*img->height)) 并且更整洁(您应该传递 Mat 通过引用，不使用指针，那是 C 风格，而不是 C++)

此外:

• 为什么要从 compute_hist_16U 返回一个值？

• long hist[65535] 应该是 long hist[65536]，这样索引 65535 才有效。首先，65535 是图像中的白色值。此外，当你有 b+1 和 b=hist+65534 (最后一个周期)

  时，你会在你的周期中使用它

  for(b=hist ; b<hist+65535 ; b++)
  {
      *(b+1) += *b;
  }