ヒストグラム均等化法【実装】

こんばんは。

今回は前回の記事で説明したヒストグラム均等化の理論を実際に実装してみたいと思います。前回の記事はこちら↓
yuki9892.hatenablog.com

ヒストグラム均等化法のプログラム

　pythonで実装します。画像の読み込み、画像からヒストグラムの算出はopencvで行っています。今回、使用した画像はおなじみの画像です。

f:id:Yuki9892:20191222230312p:plain — lenna image

import numpy as np
import cv2
import matplotlib.pyplot as plt
#画像読み込み
input_img = cv2.imread('../images/lenna.jpg', 0)
#create_histogram
img_hist = cv2.calcHist([input_img], channels = [0], mask = None, histSize = [256], ranges = [0, 256])

plt.plot(img_hist), plt.title('img_histgram')
print(input_img.shape)

#ヒストグラムの正規化
number_pix = input_img.shape[0] * input_img.shape[1]
normalize_hist = np.zeros(img_hist.shape, dtype = float)
print(normalize_hist.shape)
for i in range(img_hist.shape[0]):
    normalize_hist[i][0] = img_hist[i][0] / number_pix

#グラフの塗りつぶし
hist_list = []
for i in range(normalize_hist.shape[0]):
    hist_list.append(normalize_hist[i][0])
plt.plot(np.arange(256), hist_list), plt.title('normalize_hist')
plt.fill_between(np.arange(256), hist_list, color = 'lightblue')
 
#ヒストグラム変換関数
def transform_function(normalize_hist):
    transform_hist = np.zeros(normalize_hist.shape, dtype = float)
    for i in range(normalize_hist.shape[0]):
        for j in range(i):
            transform_hist[i][0] += (normalize_hist.shape[0] - 1) * normalize_hist[j][0]
    
    #計算結果を少数地を丸める
    for i in range(normalize_hist.shape[0]):
        transform_hist[i][0] = round(transform_hist[i][0])
        
    return transform_hist

#変換関数を求め表示
t_function = transform_function(normalize_hist)
plt.plot(t_function), plt.title('transform_function')
print(t_function)

#新しいヒストグラムの作成
equalize_hist = np.zeros(t_function.shape, dtype = float)
for i in range(t_function.shape[0]):
    number = int(t_function[i][0])
    equalize_hist[number][0] = normalize_hist[i][0] 
    
#グラフの塗りつぶし
my_list = []
for i in range(t_function.shape[0]):
    my_list.append(equalize_hist[i][0])

plt.subplot(111)
plt.plot(np.arange(256), my_list, linewidth = 0.5), plt.title('hist_equalization')
plt.fill_between(np.arange(256), my_list, color = 'lightblue')