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Histogramas II

histogramas
Este post faz parte da série Histogramas. Leia também os outros posts da série:

Introdução

No post anterior foi explicado  brevemente o que são histogramas e como eles podem ser usados em tratamento de imagens. Algumas aplicações onde histogramas são usados: aprimoramento de imagens, classificação de texturas, segmentação de imagens, etc. Neste post mostraremos o seu uso mais comum em aprimoramento de imagens pela técnica conhecida como equalização global de histogramas.

Equalização de histogramas

Sabendo-se que um histograma fornece uma ideia geral de como é uma imagem, pode-se então a partir dela tentar equalizar uma imagem que aparentemente esteja escura, pixels com valores baixos no histograma, ou muito clara,  pixels com valores elevados no histograma. A ideia é equalizar os valores dos pixels de forma que seus níveis estejam uniformemente espalhados em todo os valores possíveis, tendo como resultado uma melhora no contraste da imagem. A figura 1 exemplifica a transformação ideal de um histograma.

hist_eq_example
Figura 1: transformação ideal de um histograma.

Olhando o histograma da figura 2, nota-se que os pixels possuem valores abaixo de 90, o que caracteriza uma imagem escura.

histog_dark
Figura 2 

Para se gerar o histograma da imagem acima foi usado o seguinte comando no octave:

A figura 3 mostra o resultado e o histograma associado à imagem após a equalização do histograma da figura 2:

lena_eq_from_dark
Figura 3

A figura 3 foi gerada a partir dos seguintes comandos:

Pode-se também equalizar o histograma da imagem pálida usada no post anterior tendo como resultado:

lena_eq_from_bright
Figura 4

Apesar das imagens serem parecidas, nota-se que o histograma da figura 3 e 4 são diferentes, porém ambos possuem os pixels com valores razoavelmente espalhados entre 0 e 255.

Na figura 5 abaixo comparamos a foto da Lena original em tons de cinza com sua imagem após o tratamento de equalização de histograma e podemos observar que há uma melhora no contraste da foto permitindo perceber maiores detalhes.

lena_gray_eq
Figura 5 

Conclusão

A técnica de equalização de histogramas é muito útil para melhorar o contraste de uma imagem. Uma aplicação prática é em reconhecimento de impressões digitais. Vale lembrar que a técnica apresentada possui certas limitações e algumas extensões e variações existem, como casamento de histograma onde se molda o histograma de acordo com a necessidade e equalização local de histogramas, que ao invés de equalizar o histograma de toda a imagem, equaliza apenas uma parte que necessita de tratamento.

Referências

https://www.embarcados.com.br/histogramas/
https://en.wikipedia.org/wiki/Histogram_equalization
http://www.di.ufpe.br/~if143/projetos/99_2/equali/Equalizacao.html

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