ヒストグラム均等化とは

ヒストグラム均等化は、分布曲線を平坦化する、または分布にバランスを課す比較的単純なプロセスです。 測定がデジタル変換である場合、プロセスは簡単なコンピュータープログラムです。 ヒストグラムには多くの用途があります。ヒストグラムは、大量のデータポイントに対する単一変数のグラフィックマッピングです。 多くの人がヒストグラムに遭遇する最も一般的なアプリケーションは、静止画と動画の両方のオーディオとビデオです。

最も基本的には、ヒストグラムは品質管理のための統計ツールです。 通常、グラフの水平x軸は単一の変数です。たとえば、サイコロキューブは1から6まで回転します。 垂直のy軸は、周波数の単純なカウントまたは測定値です。 特定のサイコロを100回振って、結果をこのグラフにプロットします。 奇妙なことに、2、3、4、5という数字はそれぞれ16回出現しましたが、1は1回しか出現せず、6は35回出現しました。

上記の例では、グラフは数字1と6で歪んでいます。 サイコロは明らかに欠陥があり、品質管理では、例えば、重量を注入することによって修正する必要があります。 固定されたサイコロは再び100回転がされ、結果のグラフは6つの数字すべてが同じ頻度で表示されることを示しています。 ヒストグラムの均等化が実行されました。

ヒストグラムの頻度分布曲線は一般的であり、オーディオ機器では非常に明白です。 高価なラジオ、おそらくコンポーネントアンプは、音楽に合わせて上下に踊るデジタルバーグラフの列を表示する場合があります。 左端のバーは、低周波ノイズまたは低音を測定します。 右側のバーは高周波数または高音を徐々に測定します。 付随するレバーは、特定の周波数を増加または減衰させることができます。 ヒップホップビートの深くて活気のある低音が棒グラフに鋭いスパイクを表示する場合、対応するレバーを使用して、他の周波数に影響を与えずにボリュームを分離して下げることができます。

この例で表示されるオーディオ信号は、低音を優先してアンバランスであることがわかりました。 低音の音量だけを下げることで達成されるヒストグラムの均等化は、バランスを強制し、すべての音楽の周波数の分布を平らにして、ほぼ同じ音量になりました。 測定は単一の変数、すなわち低から高までの音の周波数です。 与えられた瞬間に、音楽はさまざまな音量で多くの周波数を投影し、これらの測定値はそれぞれデータポイントです。

ヒストグラムイコライゼーションのもう1つの一般的な用途は、デジタル写真です。 典型的な写真には、ピクセルと呼ばれる数百万のデータポイントが含まれています。 多くのデジタルカメラモデルの写真品質管理機能の1つに、ヒストグラム分析があります。 明から暗、白から黒までの各ピクセルの発光の単一変数を測定します。 結果のグラフィックマップは、写真のコントラスト範囲の表示です。

高品質の写真の従来の知恵は、純粋な白、純粋な黒、およびその間のすべての光のグラデーションを含むものです。 露出オーバーの写真、または明るい白色光にあふれた写真が撮影されようとしている場合、そのヒストグラムのレビューにより、グラフィック表現の対応するスパイクが明らかになります。 露出不足の暗い写真でコントラストが失われる場合も同様です。 ヒストグラムの等化は、グラフがよりバランスのとれた発光分布を表示するまでショットの露出設定を調整することにより、リアルタイムで表示できます。 コンピュータプログラムを使用したデジタル画像の後処理には、カラーヒストグラムを評価および均等化する機能もあります。