Co to jest wyrównanie histogramu?
Wyrównanie histogramu jest stosunkowo prostym procesem spłaszczania krzywej rozkładu lub narzucania równowagi w rozkładzie. Jeśli pomiar jest tłumaczeniem cyfrowym, proces jest prostym programem komputerowym. Istnieje wiele zastosowań histogramów, które są graficznym odwzorowaniem pojedynczej zmiennej dla dużego zestawu punktów danych. Najczęstsze aplikacje, w których wiele osób napotyka histogramy, to dźwięk i wideo, zarówno nieruchome, jak i ruchome.
Najprościej mówiąc, histogram to narzędzie statystyczne do kontroli jakości. Zazwyczaj pozioma oś x wykresu jest pojedynczą zmienną, powiedzmy kostką kostki toczoną od jednego do sześciu. Pionowa oś y jest prostym zliczeniem lub pomiarem częstotliwości. Daną kostkę rzuca się 100 razy, a wyniki są wykreślane na tym wykresie. Co dziwne, każda z liczb dwa, trzy, cztery i pięć pojawiła się 16 razy, ale liczba pierwsza pojawiła się tylko raz, a liczba sześć 35 razy.
W powyższym przykładzie wykres jest wypaczony dla liczb 1 i 6. Kostki są wyraźnie wadliwe, a kontrola jakości nakazuje ich naprawienie przez, powiedzmy, wstrzyknięcie ich ciężarkami. Stałe kości są ponownie rzucane 100 razy, a wynikowy wykres pokazuje, że wszystkie sześć liczb pojawia się z jednakową częstotliwością. Właśnie przeprowadzono wyrównanie histogramu.
Krzywa rozkładu częstotliwości histogramu jest powszechna i bardzo widoczna w sprzęcie audio. Drogie radio, być może wzmacniacz komponentowy, może wyświetlać szereg cyfrowych wykresów słupkowych, które tańczą w górę iw dół do muzyki. Najbardziej wysunięty w lewo pasek mierzy szum niskiej częstotliwości lub bas; słupki stopniowo do prawej mierzą wysokie częstotliwości lub wysokie tony. Towarzyszące dźwignie mogą zwiększać lub tłumić określoną częstotliwość. Jeśli głęboki, dudniący bas hip-hopu pokazuje ostre wykresy na wykresie słupkowym, odpowiednią dźwignię można użyć do izolacji i zmniejszenia głośności bez wpływu na inne częstotliwości.
Wyświetlany sygnał audio w tym przykładzie był niezrównoważony na korzyść basu. Wyrównanie histogramu, osiągnięte poprzez obniżenie tylko głośności basu, narzuciło równowagę i spłaszczony rozkład wszystkich częstotliwości muzyki w celu przybliżenia równej głośności. Pomiar dotyczy jednej zmiennej, a mianowicie częstotliwości dźwięku od niskiej do wysokiej. W danym momencie muzyka wyświetla wiele częstotliwości przy różnych poziomach głośności, a każdy z tych pomiarów to punkty danych.
Innym powszechnym zastosowaniem korekcji histogramu jest fotografia cyfrowa. Typowa fotografia zawiera miliony punktów danych, zwanych pikselami. Jedną z funkcji kontroli jakości zdjęć wielu modeli aparatów cyfrowych jest analiza histogramu. Mierzy pojedynczą zmienną luminescencji każdego piksela od jasnego do ciemnego, od białego do czarnego. Powstała mapa graficzna pokazuje zakres kontrastu zdjęcia.
Tradycyjna mądrość dobrej jakości fotografii to taka, która zawiera czystą biel, czystą czerń i każdą gradację światła pomiędzy. Jeśli niedługo zostanie zrobione zdjęcie prześwietlone lub zalane jasnym białym światłem, przegląd jego histogramu ujawni odpowiedni skok w reprezentacji graficznej. To samo dotyczy utraty kontrastu na niedoświetlonym, przyciemnionym zdjęciu. Wyrównanie histogramu można wyświetlać w czasie rzeczywistym, dostosowując ustawienia ekspozycji zdjęcia, aż wykres wyświetli bardziej zrównoważony rozkład luminescencji. Przetwarzanie obrazów cyfrowych za pomocą programu komputerowego może również mieć możliwość oceny i wyrównania histogramów kolorów.