हिस्टोग्राम मिलान

हिस्टोग्राम मिलान का एक उदाहरण

छवि प्रसंस्करण में, हिस्टोग्राम मिलान या हिस्टोग्राम विनिर्देश एक छवि का परिवर्तन है ताकि इसका हिस्टोग्राम एक निर्दिष्ट हिस्टोग्राम से मेल खाता हो। प्रसिद्ध हिस्टोग्राम समीकरण विधि एक विशेष स्तिथि है जिसमें निर्दिष्ट हिस्टोग्राम समान रूप से वितरित किया जाता है।

सापेक्ष संसूचक अंशांकन तकनीक के रूप में संसूचक प्रतिक्रियाओं को संतुलित करने के लिए हिस्टोग्राम मिलान का उपयोग करना संभव है। इसका उपयोग दो छवियों को सामान्य करने के लिए किया जा सकता है जब छवियों को एक ही स्थान पर एक ही स्थानीय प्रकाश (जैसे छाया), लेकिन विभिन्न सेंसर, वायुमंडलीय परिस्थितियों या वैश्विक प्रकाश द्वारा प्राप्त किया गया हो।

कार्यान्वयन

ग्रेस्केल इनपुट छवि X पर विचार करें, इसमें संभाव्यता घनत्व फंक्शन p_r(r) है, जहाँ r ग्रेस्केल मान है, और p_r(r) उस मान की संभावना है। इस संभावना को आसानी से छवि के हिस्टोग्राम से तुलना की जा सकती है

${\textstyle p_{r}(r_{j})={n_{j} \over n}}$

जहाँ n_j ग्रेस्केल मान r_j की आवृत्ति है, और n छवि में पिक्सेल की कुल संख्या है।

आइए अब वांछित आउटपुट संभाव्यता घनत्व फंक्शन p_z(z) पर विचार करें। p_r(r) के परिवर्तन को p_z(z) में परिवर्तित करने की आवश्यकता है।

इनपुट छवि सीडीएफ वांछित आउटपुट सीडीएफ से मेल खाता है

अधिकांश पीडीएफ (संभाव्यता घनत्व फ़ंक्शन) को इसके संचयी वितरण फंक्शन द्वारा आसानी से मैप किया जा सकता है।

$S(r_{k})=\sum _{j=0}^{k}p_{r}(r_{j}),\qquad k=0,1,2,3,\ldots ,L-1$

$G(z_{k})=\sum _{j=0}^{k}p_{z}(z_{j}),\qquad k=0,1,2,3,\ldots ,L-1$

जहाँ L मानक छवि (के लिए ग्रे स्तर) 256 की कुल संख्या है।

माना जाता है कि X में प्रत्येक r मान को z मान पर मैप किया जाता है जिसमें वांछित पीडीएफ में समान संभावना है। अर्थात S(r_j) = G(z_i) or z = G⁻¹(S(r))।

उदाहरण

निम्नलिखित इनपुट ग्रेस्केल छवि को संदर्भ हिस्टोग्राम से मेल खाने के लिए परिवर्तित करना है।

निवेश छवि में निम्नलिखित हिस्टोग्राम है।

कोई नहीं

यह निचले ग्रे स्तरों पर जोर देने के लिए इस संदर्भ हिस्टोग्राम से मेल खाएगा।

वांछित संदर्भ हिस्टोग्राम

परिपक्वता के बाद, आउटपुट छवि में निम्नलिखित हिस्टोग्राम होता है

मिलान के बाद आउटपुट इमेज का हिस्टोग्राम

एल्गोरिथम

दो छवियों, संदर्भ और लक्ष्य छवियों को देखते हुए, हम उनके हिस्टोग्राम की गणना करते हैं। निम्नलिखित, हम लक्ष्य छवि के लिए संदर्भ छवि और $F_{2}()\,$के लिए दो छवियों के हिस्टोग्राम $F_{1}()\,$के संचयी वितरण फ़ंक्शंस की गणना करते हैं। फिर प्रत्येक ग्रे स्तर $G_{1}\in [0,255]$ के लिए, हम ग्रे लेवल $G_{2}\,$प्राप्त करते हैं, $F_{1}(G_{1})=F_{2}(G_{2})\,$जिसके लिए यह हिस्टोग्राम मिलान फ़ंक्शन $M(G_{1})=G_{2}\,$का परिणाम है। अन्त में, हम संदर्भ छवि के प्रत्येक पिक्सेल पर फ़ंक्शन $M()$ लागू करते हैं।

सटीक हिस्टोग्राम मिलान

साधारण वास्तविक दुनिया के अनुप्रयोगों में, 8-बिट पिक्सेल मानों के साथ ( श्रेणी में असतत मान [ 0, 255 ] ), हिस्टोग्राम मिलान केवल निर्दिष्ट हिस्टोग्राम का अनुमान लगा सकता है। मूल छवि में किसी विशेष मान के सभी पिक्सेल को आउटपुट छवि में केवल एक मान में बदलना चाहिए।

सही हिस्टोग्राम मिलान असतत छवि के लिए परिवर्तन खोजने की समस्या है ताकि इसका हिस्टोग्राम निर्दिष्ट हिस्टोग्राम से बिल्कुल मेल खाता हो। इसके लिए कई तकनीकों का प्रस्ताव किया गया है। प्रत्येक सरलीकृत दृष्टिकोण असतत-मूल्यवान छवि को एक निरंतर-मूल्यवान छवि में परिवर्तित करता है और प्रत्येक पिक्सेल में अल्प यादृच्छिक मानों को जोड़ता है ताकि उनके मानों को बिना संबंधों के सीमित किया जा सके। यद्यपि, यह आउटपुट छवि के लिए रव का परिचय देता है।

इसके कारण हिस्टोग्राम से मेल खाने वाले आउटपुट में छिद्र या खुले धब्बे हो सकते हैं।

एकाधिक हिस्टोग्राम मिलान

हिस्ट्रोग्राम मिलान एल्गोरिथ्म को हिस्टोग्राम के दो समूहों के बीच मोनोटोनिक मानचित्रण अंवेषण के लिए बढ़ाया जा सकता है। हिस्टोग्राम के दो समूह $P=\{p_{i}\}_{i=1}^{k}$ और $Q=\{q_{i}\}_{i=1}^{k}$दिए गए हैं, अधिकतम मोनोटोनिक रंग मानचित्रण $M$ की गणना दो समूहों के बीच की दूरी को एक साथ कम करने के लिए की जाती है, अर्थात् $\operatorname {argmin} _{M}\sum _{k}d(M(p_{k}),q_{k})$ जहाँ $d(\cdot ,\cdot )$ दो हिस्टोग्राम के बीच की दूरी की मीट्रिक है।अनुकूलतम समाधान की गणना गतिशील प्रोग्रामिंग का उपयोग करके की जाती है।

यह भी देखें

• हिस्टोग्राम समीकरण
• इमेज हिस्टोग्राम
• कलर मानचित्रण