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積分圖像(Integral Image)與積分直方圖 (Integral Histogram)

 mediatv 2021-11-23
     在圖像處理中有兩個常用的相關(guān)算法,這就是積分圖像(Integral Image)和積分直方圖(Integral Histogram),本文來講解這兩個算法的基本原理。
  在本文中主要以灰度圖像來講解。一個圖像內(nèi)矩形區(qū)域的積分是指這個矩形區(qū)域內(nèi)所有灰度值的和,如圖所示:
積分圖像(Integral <wbr>Image)與積分直方圖 <wbr>(Integral <wbr>Histogram)

所選定區(qū)域的積分為:
積分圖像(Integral <wbr>Image)與積分直方圖 <wbr>(Integral <wbr>Histogram)
如圖以3x6圖像為例,左側(cè)是原始圖像,右側(cè)是其積分圖像,其中(2,4)位置的積分為16:
積分圖像(Integral <wbr>Image)與積分直方圖 <wbr>(Integral <wbr>Histogram)

如果每個像素點都公式計算其積分,其運算量就太大了,為了減少計算量,專家經(jīng)過推導(dǎo)給出了如下計算方法:如圖所示:
積分圖像(Integral <wbr>Image)與積分直方圖 <wbr>(Integral <wbr>Histogram)

區(qū)域1 : = sum(A);
區(qū)域2 : = sum(A + B);
區(qū)域3 : = sum(A + C);
區(qū)域4 : = sum(A + B + C + D);
所以,如果需要計算D區(qū)域中的灰度和,則
sum(D) = 區(qū)域4 - 區(qū)域2 - 區(qū)域3 + 區(qū)域1 (都是灰度值)。
很明顯,這里僅僅只需要通過查表得到 1、2、3、4點的積分圖像的值即可得到。由此計算任意點積分方法可以化為:
積分圖像(Integral <wbr>Image)與積分直方圖 <wbr>(Integral <wbr>Histogram)
其中integral(i,j)表示(i,j)點積分值,而image(i,j)表示的是該點圖像灰度值,由此可以知道計算一個圖像積分的運算量與這個圖像的大小差不多。
  下面再說,積分直方圖(Integral Histogram)。一個圖像內(nèi)矩形區(qū)域的積分積分直方圖是指這個矩形區(qū)域內(nèi)所有灰度值的頻數(shù)。普通的灰度直方圖是指一個圖像各灰度級出現(xiàn)的頻數(shù),如圖所示:
積分圖像(Integral <wbr>Image)與積分直方圖 <wbr>(Integral <wbr>Histogram)

而積分直方圖如圖所示:
積分圖像(Integral <wbr>Image)與積分直方圖 <wbr>(Integral <wbr>Histogram)
本圖是一個灰度級為[0,9]的圖像,H(4,5)表示的是(0,0)到(4,5)所有像素所有灰度級出現(xiàn)的頻數(shù),即后面的數(shù)字[2 1 4 3 2 2 2 1 2 1]表示灰度級[0 1 2 3 4 5 6 7 8 9]在區(qū)域里出現(xiàn)的頻數(shù)。如同積分圖的計算方法,積分直方圖也可以用類似的方法進行。
積分圖像(Integral <wbr>Image)與積分直方圖 <wbr>(Integral <wbr>Histogram)
公式如下:
積分圖像(Integral <wbr>Image)與積分直方圖 <wbr>(Integral <wbr>Histogram)
也就是可以如下進行:
積分圖像(Integral <wbr>Image)與積分直方圖 <wbr>(Integral <wbr>Histogram)
。

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