Phương pháp cân bằng Histogram (Histogram Equalization)

H1: Histogram của một ảnh có độ tương phản thấp Nằm trong loạt trình bày về Histogram, bài viết này Bioz sẽ tiếp tục đi vào phân tích ...

H1: Histogram của một ảnh có độ tương phản thấp

Nằm trong loạt trình bày về Histogram, bài viết này Bioz sẽ tiếp tục đi vào phân tích một kỉ thuật có liên quan: Phương pháp cân bằng Histogram (Histogram Equalization).

Có thể nói đây là một lý thuyết đơn giản, tuy nhiên nó rất thường được sử dụng trong các triển khai dựa trên nền xử lý ảnh. Phương pháp này được sử dụng nhằm làm tăng cường độ tương phản toàn cục (global contrast) của bức ảnh, nó đặc biệt có ý nghĩa trong tình huống dữ liệu đầu vào có giá trị điểm ảnh co cụm, độ tách bạch hình ảnh thấp (close contrast value). Điều này có thể được nhận thấy rỏ thông qua thể hiện của biểu đồ histogram. Khi bạn nhận được một histogram của một hình đa mức xám với dải giá trị điểm ảnh không phân tán đều [0-255] mà chỉ tập trung trong một phân đoạn ngắn điều đó có nghĩa là nhiều khả năng bạn đang có trong tay một ảnh có độ tương phản thấp [H1]. Mục tiêu của cân bằng Histogram là giúp bạn biến đổi bức ảnh có độ tương phản thấp thành bức ảnh có độ tương phản cao hơn bằng cách trải đều giá trị của pixel làm chúng phân tán trên vùng giá trị rộng hơn, thay vì co cụm  mà vẫn giữa được nội dung bức ảnh.

Phương pháp này có ưu điểm của sự đơn giản, trong sáng, tính toán không nặng nề, cho phép phục hồi lại trạng thái ban đầu của ảnh trong tình huống cần thiết. Tuy nhiên nó lại có một khuyết điểm rất quan trọng, đó là nó dễ dàng làm tăng độ tương phản của nhiễu trong nền của ảnh và giảm các chi tiết hữu ích trong ảnh.
Sau khi đã hiểu sơ sơ nhờ những lập luận mang tính nôm na ở trên, chúng ta sẽ xem xét phương pháp cân bằng Histogram dưới cách phát biểu của một bài toán (problem) như sau:

• Vấn đề: Cho một ảnh đa mức xám có kích thước M x N với giá trị độ sáng mỗi pixel là P thuộc [P0, Pk] và Histogram của bức ảnh là H(P).
• Yêu cầu: Tìm phương pháp, hàm biến đổi (transformation) độ sáng P của điểm ảnh trong ảnh trên tương ứng thành độ sáng Q trong ảnh mới Q = T(P) sao cho dạng thức cửa hàm này là tăng (hay giảm) dần đều (monotonic), duy nhất và Histogram G(Q) có dạng đồng bộ, trải khắp trên khoảng giá trị của Q là [Q0, Qk]. Nôm na yêu cầu là ta phải tìm ra phép biến đổi nhằm thay mỗi giá trị độ sáng trong hình đã cho bằng 1 độ sáng khác với điều kiện phép biến đổi đó phải nhất quán tăng hoặc giãm, nghĩa là với mọi P1 < P2 thì T(P1) < T(P2), P1 # P2 thì T(P1) # T(P2). Đồng thời Histogram của hình mới phải trãi khắp một cách đồng bộ, không co cụm trên khoảng giá trị của Q.
• Tại sao Histogram Equalization giải quyết được vấn đề:

Mã nguồn C được viết bởi Bioz, trong thư viện VnSLib 2.0

còn tiếp ...

Binh Nguyen - Bioz