图像灰度直方图匹配（直方图规定化，Histogram Matching）实验

一、使用相同图像，不同灰度分布做匹配

matlab代码：

%% 两张图片histmatch，直方图均衡后match原图
clc;close all;clear all
ImgIn=rgb2gray(imread('Lena.tif'));
ImgHistEq=histeq(ImgIn,256);% 直方图均衡
[CntHistEq, IdxHistEq]=imhist(ImgHistEq,256);
ImgMatch=histeq(ImgIn,CntHistEq);
figure;
subplot(121);imshow(ImgIn,[]);title('original');
subplot(122);imhist(ImgIn,256);title('Hist of HistEq');
figure;
subplot(121);imshow(ImgHistEq,[]);title('Hist Eq Img');
subplot(122);imshow(ImgMatch,[]);title('Hist Match Img');
figure;subplot(121);imhist(ImgHistEq,256);title('Hist of Hist Eq');
subplot(122);imhist(ImgMatch,256);title('Hist of Hist Match');

图1. 原图和原图的灰度直方图

图2. 直方图均衡后的图和直方图匹配后的图。图像明显变亮了。

图3. 直方图均衡后的直方图和直方图匹配后的直方图。直方图基本一致。

二、不同的图像做直方图匹配

matlab代码：

%% 不同的图片做hist matching
clc;close all;clear all
ImgIn=rgb2gray(imread('Lena.tif'));
ImgIn2=imread('Fig0427(a)(woman).tif');
% ImgHistEq=histeq(ImgIn,256);
[CntHistEq, IdxHistEq]=imhist(ImgIn2,256);
ImgMatch=histeq(ImgIn,CntHistEq);
figure;
subplot(121);imshow(ImgIn,[]);title('original');
subplot(122);imhist(ImgIn,256);title('Hist of HistEq');
figure;
subplot(121);imshow(ImgIn2,[]);title('Hist Eq Img');
subplot(122);imshow(ImgMatch,[]);title('Hist Match Img');
figure;subplot(121);imhist(ImgIn2,256);title('Hist of Hist Eq');
subplot(122);imhist(ImgMatch,256);title('Hist of Hist Match');

图4. 原图和直方图

图5. 目标图像和直方图匹配后的图。图像明显变暗了。

图6. 目标图像和直方图匹配后的直方图。

直方图趋势较为一致。但是细节上不一样。原图直方图灰度分布比较细密。
直方图匹配比直方图均衡化有更高的自由度，可以随意设置灰度的分布。但是histeq的输出未必和目标一致。而且输出的直方图比较稀疏，牺牲了对比度和细节信息，可能造成图像失真。