강의영상

- (1/2): 히스토그램 평활화

- (2/2): 히스토그램 평활화, 과제안내

Histogram Equalization, HE

- ref: https://en.wikipedia.org/wiki/Histogram_equalization

- 히스토그램 평활화: 이미지의 명암대비 개선

!pip install opencv-python

import cv2 as cv
import matplotlib.pyplot as plt 
import pandas as pd

img = cv.imread('Unequalized_Hawkes_Bay_NZ.jpeg',0)

plt.imshow(img,cmap='gray',vmin=0,vmax=255)
plt.colorbar()

<matplotlib.colorbar.Colorbar at 0x7f9bdd809c10>

- 이미지자료는 사실 0~255 사이의 어떠한 숫자들이 포함된 매트릭스일 뿐이다.

img

array([[127, 145, 149, ..., 168, 167, 166],
       [165, 152, 143, ..., 168, 169, 168],
       [171, 145, 140, ..., 156, 154, 151],
       ...,
       [147, 132, 134, ..., 146, 145, 144],
       [146, 130, 132, ..., 146, 145, 144],
       [145, 128, 129, ..., 146, 145, 144]], dtype=uint8)

확인: 이미지가 있다고 믿었던 img는 그냥 넘파이 매트릭스
위의 매트릭스에 있는 숫자들을 색깔로 표현하여 값이 클수록 하얗게, 값이 작을수록 검게 그린다. 극단적으로 0은 검은색, 255는 흰색이다.

- 이미지가 넘파이 매트릭스일 뿐이라는 것을 판다스를 활용하면 더 잘 시각화하여 이해할 수 있다.

plt.imshow(img[200:300,400:500],cmap='gray',vmin=0,vmax=255)

<matplotlib.image.AxesImage at 0x7f9bdd776f70>

df=pd.DataFrame(img)
df.iloc[200:300,400:500].style.set_properties(**{'font-size':'10pt'}).background_gradient('gray',vmin=0,vmax=255)

- 결국 이 이미지는 683 $\times$ 1024 개의 숫자의 모임

- 이 이미지를 벡터로 만든다음 히스토그램을 그려보자.

img.flatten().shape

(699392,)

fig1=plt.hist(img.flatten(),256,[0,256])

- 히스토그램을 그려보니 120~200 사이에 너무 값들이 모여있음

- 원래 0~255까지의 색을 표현할 수 있는데 컴퓨터가 표현가능한 색상보다 적은 조합만을 사용하고 있음.

- 아이디어: 좀 더 많은 색상을 표현할 수 없을까? $\to$ 위의 히스토그램은 좀 평평하게 만들면 되지 않을까?

img2=cv.equalizeHist(img)

fig2_1=plt.hist(img2.flatten(),256,[0,256])

fig2_2=plt.hist(img2.flatten(),10,[0,256])

plt.imshow(img2,cmap='gray',vmin=0,vmax=255)
plt.colorbar()

<matplotlib.colorbar.Colorbar at 0x7f9bd9321580>

- 변환전과 변환후를 나란히 보게 되면?

import numpy as np

_img=np.hstack((img,img2))

plt.imshow(_img,cmap='gray')

<matplotlib.image.AxesImage at 0x7f9bd92efa60>

숙제

- 아래 이미지를 HE(histogram equalization)로 보정하고 스샷제출

ref: https://ukdevguy.com/histogram-equalization-in-python/

hw_img=cv.imread('hw_img.png',0)
plt.imshow(hw_img,cmap='gray')

<matplotlib.image.AxesImage at 0x7f9bd9249e20>

- 이미지는 https://raw.githubusercontent.com/guebin/2021DV/master/_notebooks/hw_img.png 에서 다운받을 수 있다.

	400	401	402	403	404	405	406	407	408	409	410	411	412	413	414	415	416	417	418	419	420	421	422	423	424	425	426	427	428	429	430	431	432	433	434	435	436	437	438	439	440	441	442	443	444	445	446	447	448	449	450	451	452	453	454	455	456	457	458	459	460	461	462	463	464	465	466	467	468	469	470	471	472	473	474	475	476	477	478	479	480	481	482	483	484	485	486	487	488	489	490	491	492	493	494	495	496	497	498	499
200	155	155	151	149	152	152	151	152	152	152	152	153	154	155	157	158	164	157	150	148	146	143	139	138	138	140	142	140	138	137	137	137	131	142	147	143	143	150	153	151	149	148	146	143	141	141	142	143	143	143	140	138	137	138	136	133	133	134	133	131	128	127	129	131	128	129	132	129	130	129	125	131	128	128	128	130	132	133	132	131	137	136	135	138	140	133	127	129	132	130	130	132	135	135	134	134	137	138	137	134
201	139	148	152	149	145	142	147	156	150	152	154	154	153	153	155	157	158	159	155	149	144	142	139	136	138	139	140	139	137	136	136	137	141	140	139	141	147	152	152	150	151	150	149	147	145	143	143	143	141	142	142	141	141	141	138	134	133	132	132	131	130	131	133	135	128	128	132	130	132	131	126	132	129	129	128	129	130	132	132	133	137	135	132	133	134	129	126	130	129	129	131	133	134	133	134	136	136	137	137	135
202	138	145	149	149	149	144	138	139	144	148	153	155	153	152	153	155	153	158	157	147	140	140	139	136	137	135	135	137	137	135	134	136	142	138	139	145	147	144	145	151	150	150	151	150	149	147	145	143	140	140	140	140	140	141	139	135	133	131	129	128	129	130	132	133	128	128	131	131	134	133	128	133	132	132	131	130	129	131	133	135	133	132	129	129	132	131	133	140	135	136	137	137	134	131	131	134	135	136	136	136
203	152	151	148	150	156	152	141	134	137	141	147	151	152	152	153	154	152	155	153	144	137	138	139	139	134	130	130	134	135	133	133	136	133	132	137	146	147	141	141	147	146	147	148	149	150	149	147	145	143	142	140	137	137	139	139	137	136	133	129	127	127	128	128	128	129	127	130	129	133	134	130	136	136	136	134	132	130	131	133	135	132	133	132	133	137	137	140	147	144	143	142	140	137	133	134	136	136	136	135	135
204	155	156	153	151	153	153	152	155	141	141	142	144	147	149	151	151	153	152	149	145	140	137	138	140	133	130	129	131	132	131	132	134	130	127	130	139	147	147	144	141	144	144	144	146	147	147	147	146	147	146	143	140	139	140	139	137	138	134	130	127	128	129	129	128	129	127	129	127	131	134	131	139	139	138	136	133	131	130	132	134	137	140	141	141	143	140	139	143	145	141	138	139	140	141	142	144	138	136	134	133
205	145	151	152	153	154	152	152	156	151	147	141	139	141	144	147	148	151	149	149	148	145	138	135	136	134	133	131	130	130	130	131	132	134	133	134	136	139	142	143	143	145	144	142	143	144	145	144	144	146	146	145	143	141	140	137	133	134	131	127	126	128	129	130	129	129	128	130	127	130	133	132	141	140	138	136	133	130	130	132	133	139	143	143	143	145	141	137	139	144	138	134	136	141	144	145	145	141	137	134	134
206	143	147	149	151	155	152	146	145	154	151	146	143	142	143	144	145	144	146	147	146	142	138	136	134	133	135	134	130	129	132	134	134	135	136	137	136	133	135	142	150	147	145	143	143	144	145	144	143	145	145	144	142	141	140	136	132	130	128	126	126	127	128	129	129	129	129	131	129	130	133	133	143	143	139	135	132	131	132	134	136	138	141	140	139	142	141	139	140	143	137	133	136	141	143	143	142	143	139	136	136
207	148	151	150	149	151	150	149	151	150	150	151	150	148	145	144	144	137	144	145	139	135	137	138	135	131	136	136	130	129	135	138	137	134	129	128	132	137	140	146	153	147	145	144	144	145	146	145	143	147	147	144	142	141	141	139	136	132	131	129	128	128	128	128	129	128	130	133	131	131	133	133	144	145	141	135	132	132	135	138	140	141	141	137	135	139	140	139	140	139	135	133	136	141	143	143	143	144	140	137	138
208	150	148	151	145	143	147	148	153	158	153	150	152	149	143	141	144	145	145	144	142	140	137	133	131	130	133	131	130	137	143	140	135	141	139	130	134	147	142	135	144	147	143	146	148	144	146	149	144	148	144	140	141	143	144	141	137	132	128	126	127	128	127	125	125	128	127	129	135	138	138	138	139	138	133	129	130	133	135	138	140	140	136	135	137	138	136	136	139	139	137	137	138	139	140	141	143	141	144	143	143
209	153	147	147	143	144	147	144	146	150	149	150	152	153	151	146	143	142	142	141	139	137	135	134	134	133	131	130	129	130	132	134	133	136	139	137	130	132	146	151	142	145	146	153	156	154	156	156	149	145	148	149	148	143	140	139	140	143	137	130	125	122	122	126	129	128	128	129	132	137	139	139	137	133	130	129	133	138	139	137	135	140	136	134	136	136	133	132	135	137	136	136	137	136	136	137	140	137	140	139	139
210	154	147	147	145	145	145	141	145	143	145	147	149	153	155	151	144	144	143	141	139	137	136	137	137	136	130	132	135	129	129	133	133	137	128	138	144	135	141	149	139	141	142	146	146	145	152	155	150	145	145	144	144	144	143	141	140	142	139	135	132	127	124	125	127	126	126	127	128	133	137	136	133	132	130	131	137	143	142	138	134	138	135	134	136	136	134	134	135	135	135	136	137	135	134	136	140	137	140	139	138
211	153	149	152	151	148	146	143	150	143	143	143	145	148	150	150	148	149	146	142	140	139	139	138	137	137	131	137	143	137	139	141	134	145	129	145	167	157	144	144	140	139	142	143	140	141	149	153	151	148	145	141	141	142	143	142	141	139	138	139	139	135	129	124	122	125	124	124	127	130	132	133	134	133	131	132	137	140	140	137	135	138	135	133	134	134	133	134	135	133	134	136	136	135	134	136	140	139	141	139	139
212	156	151	153	151	150	149	145	149	147	144	144	146	146	143	144	149	149	144	139	138	139	139	136	132	136	132	138	142	141	147	147	132	137	136	145	155	154	147	141	135	133	140	142	141	144	148	148	147	149	151	152	149	143	140	141	144	146	142	140	139	137	133	129	127	127	123	124	128	130	127	130	135	130	131	133	136	136	134	134	134	138	135	132	131	131	131	131	133	131	132	134	135	133	131	134	137	135	139	137	136
213	160	152	151	149	151	153	145	142	148	145	146	150	148	141	141	147	146	142	137	137	139	139	135	131	134	132	134	134	136	144	143	131	128	132	130	129	134	138	137	137	132	138	138	137	141	143	144	147	148	150	151	152	150	148	145	144	145	142	140	142	143	141	139	137	129	125	123	126	127	125	127	131	129	131	135	138	137	134	133	134	135	133	132	132	133	135	136	138	135	135	136	136	134	132	132	135	133	137	136	134
214	160	157	157	150	150	153	146	143	146	146	147	149	147	144	143	144	144	142	138	137	138	137	136	134	132	133	133	132	132	135	136	133	131	130	129	131	133	135	139	146	140	142	138	137	141	141	142	152	147	144	143	147	153	155	151	147	142	142	143	146	148	146	143	142	134	132	127	124	126	129	128	124	130	131	134	137	137	134	133	134	135	134	134	135	137	140	141	142	138	137	138	138	136	134	133	135	134	140	139	135
215	157	162	167	156	148	151	149	151	145	145	145	143	144	146	146	143	143	142	139	137	135	134	134	135	130	134	136	136	134	130	131	138	128	130	138	141	136	138	143	140	137	140	138	140	143	137	134	143	147	147	146	147	148	150	153	155	149	147	146	146	143	141	141	143	141	141	133	124	128	137	134	122	129	128	129	131	132	132	132	133	138	138	138	138	138	139	138	137	137	136	136	137	136	134	133	134	136	142	141	136
216	156	146	149	163	166	153	146	152	145	144	143	144	145	145	143	141	139	141	136	133	138	136	130	131	131	132	136	137	134	130	130	132	132	135	126	136	141	137	146	141	135	137	138	141	143	138	137	143	146	146	146	148	149	145	143	148	147	147	146	144	142	141	140	140	142	143	143	144	144	143	140	138	123	126	137	137	141	131	133	132	138	141	137	135	138	135	132	137	137	135	135	137	136	132	131	134	134	137	139	137
217	155	156	158	158	159	158	154	148	150	146	142	143	145	145	142	138	136	135	131	132	137	138	135	133	136	131	129	130	132	131	128	127	143	144	130	132	134	132	144	141	134	138	138	136	137	136	135	138	132	144	151	146	144	150	152	147	142	143	143	143	143	142	142	142	144	144	144	145	146	146	146	145	136	133	132	135	136	136	133	133	133	134	133	135	139	138	135	135	134	133	134	136	134	129	129	132	133	134	135	135
218	153	161	162	156	157	164	164	156	152	150	148	145	142	141	141	141	141	135	132	133	135	136	135	130	135	130	127	128	130	129	127	124	139	145	136	135	134	132	139	132	132	139	137	132	134	136	137	137	135	141	154	158	153	152	151	144	142	142	143	142	142	140	139	138	144	143	142	142	142	143	144	145	144	138	127	134	132	138	129	127	131	127	129	135	138	137	135	130	130	131	132	134	131	127	127	131	134	134	134	135
219	153	155	157	158	159	161	164	165	157	155	151	147	144	142	142	142	148	139	137	136	132	131	132	126	129	130	131	131	130	128	126	126	127	137	136	136	135	134	136	127	131	136	136	134	137	139	138	140	133	133	146	155	150	150	152	145	143	142	141	140	139	138	136	135	142	141	140	138	137	137	137	138	152	147	139	143	142	144	135	130	131	125	128	135	134	134	134	129	131	132	134	134	131	128	130	135	133	133	134	136
220	151	151	153	157	157	156	158	162	164	159	153	150	150	148	144	140	145	137	137	137	130	129	131	129	127	129	131	131	130	129	128	128	125	134	133	130	129	132	136	130	130	133	134	137	140	136	134	137	137	146	156	151	140	147	154	144	141	139	138	137	137	137	137	136	138	138	139	138	137	136	136	137	147	146	149	145	148	142	141	136	136	130	133	138	133	131	134	133	133	135	136	136	133	132	135	140	131	132	133	134
221	147	151	154	154	155	158	160	159	161	164	164	160	152	146	144	145	142	137	137	136	130	127	129	131	131	129	127	126	128	130	130	127	126	132	133	129	128	132	134	130	131	131	131	135	137	131	127	131	136	148	162	161	146	141	144	142	142	140	136	135	135	135	134	134	131	134	137	138	138	138	139	139	139	140	147	140	143	137	142	141	147	143	144	144	136	129	128	131	131	133	135	135	134	134	137	140	134	134	134	132
222	146	151	153	152	154	159	160	158	156	162	168	166	157	150	148	150	145	142	138	136	133	127	125	129	131	131	129	126	126	128	128	127	125	129	134	132	132	134	130	127	130	132	131	131	133	132	129	131	130	133	144	155	152	140	138	145	143	140	137	135	134	134	132	130	129	132	137	139	139	140	140	141	141	144	147	143	142	142	145	147	149	149	149	148	142	130	124	129	129	132	135	137	138	138	139	140	138	136	133	131
223	151	149	149	151	152	151	152	153	159	157	157	162	167	165	155	145	147	146	139	136	137	130	124	130	128	134	136	132	126	124	126	127	125	126	131	129	131	134	131	130	129	133	131	128	132	136	136	136	154	150	143	141	145	146	142	140	138	136	135	134	135	136	134	133	133	136	140	142	141	141	142	142	141	146	143	145	138	144	141	143	140	144	145	148	147	135	127	133	131	134	139	142	144	145	144	142	139	135	130	129
224	152	151	150	150	150	151	152	152	151	155	160	161	161	161	164	167	146	149	145	136	131	132	131	126	128	126	126	128	130	130	127	124	125	126	127	128	130	133	133	131	128	129	130	133	135	132	131	137	144	143	151	151	146	139	133	137	137	135	136	136	132	131	134	133	133	138	140	139	138	134	133	139	141	142	143	144	142	140	139	141	139	146	146	140	139	138	132	127	129	137	145	145	144	145	147	149	141	127	124	130
225	151	149	147	146	146	147	149	149	151	153	155	156	157	159	161	164	162	151	144	143	140	132	128	129	132	129	127	127	128	129	128	127	126	128	129	130	131	132	130	127	131	131	130	132	134	130	129	134	130	134	146	147	143	138	132	136	133	132	134	135	130	130	132	130	133	136	136	136	138	136	136	142	144	143	143	143	141	139	138	139	142	143	141	141	142	136	128	127	137	145	148	143	141	143	144	140	141	132	128	128
226	148	147	146	146	148	150	151	151	152	151	150	151	153	156	159	160	164	162	155	147	142	140	135	130	125	125	126	127	129	129	128	127	131	132	131	131	132	132	130	127	132	132	129	129	131	128	127	132	131	138	149	146	140	137	132	133	131	131	134	135	131	131	132	130	131	134	133	133	135	135	139	147	147	144	142	142	141	138	137	138	144	141	138	140	139	130	127	135	139	146	146	139	138	144	143	136	141	137	132	126
227	148	149	149	150	151	151	150	149	150	150	150	151	153	155	156	157	157	165	166	156	148	146	143	137	126	126	126	126	126	126	127	128	133	133	131	129	130	131	131	129	129	130	128	127	128	126	128	134	144	148	153	145	139	140	136	135	133	132	135	136	132	132	134	132	129	132	133	132	133	133	137	147	147	144	140	140	139	138	136	136	143	141	139	137	132	125	131	147	142	144	142	138	140	145	145	140	141	139	135	130
228	153	152	150	149	148	146	145	143	147	149	151	153	153	153	154	155	154	157	163	166	160	150	146	148	140	136	130	125	122	124	127	130	130	130	129	129	130	131	130	128	126	129	129	127	127	127	132	140	146	147	150	143	142	147	142	139	134	133	135	135	131	131	133	132	131	131	130	131	136	136	135	138	143	139	137	137	137	136	135	135	140	141	138	134	132	131	138	150	148	144	141	142	144	143	142	142	143	140	141	141
229	155	152	149	147	146	146	147	147	144	146	149	151	150	150	151	153	153	155	158	162	163	161	154	149	141	138	134	131	129	128	127	127	127	129	131	133	134	135	132	128	127	131	130	128	128	130	134	143	142	144	148	146	148	151	143	137	132	131	132	132	128	128	131	130	135	132	128	132	142	142	134	130	137	135	135	136	136	135	134	135	137	138	134	132	136	140	140	143	145	140	139	143	143	138	137	140	143	141	144	148
230	154	153	151	149	149	149	149	149	145	145	145	145	147	149	151	152	151	157	157	153	157	166	163	154	141	139	137	136	136	134	131	128	129	131	132	133	134	135	133	129	131	132	129	126	128	130	132	137	139	140	147	147	148	148	138	133	131	130	132	132	128	129	131	129	134	134	134	139	145	142	134	132	135	135	137	139	139	137	137	138	134	136	134	133	137	138	138	140	138	137	139	141	140	136	134	136	138	138	142	144
231	156	155	155	154	152	148	145	142	148	144	141	141	145	149	152	153	155	153	152	154	156	158	163	168	154	147	139	135	134	136	136	136	130	130	128	127	129	131	131	129	134	133	127	123	127	128	128	130	135	135	143	143	143	142	133	130	131	130	134	135	131	131	133	131	129	137	144	146	144	138	135	140	136	137	141	143	143	140	140	141	131	136	136	135	132	130	133	143	139	143	145	143	139	135	133	131	131	134	138	137
232	156	156	155	153	153	152	150	146	147	146	146	147	147	147	146	145	150	152	153	153	154	156	159	161	170	158	142	133	134	137	136	132	132	134	135	132	129	127	129	131	136	135	134	132	132	133	134	135	135	135	136	139	141	139	136	135	134	131	129	134	140	136	130	132	132	135	142	144	141	143	146	143	147	138	138	142	140	136	135	135	132	129	129	131	131	130	134	140	143	139	136	137	137	135	132	132	133	134	134	133
233	153	157	160	158	153	151	150	149	146	148	149	149	147	145	143	142	144	146	148	150	151	154	156	158	163	165	161	150	139	134	136	139	137	136	135	136	135	133	129	126	129	132	135	139	142	143	144	143	144	141	139	137	134	131	131	133	130	137	140	138	132	126	130	142	131	130	134	139	137	137	140	141	140	134	136	141	140	139	138	137	133	130	129	130	129	127	130	135	141	140	141	142	140	136	134	134	129	130	132	133
234	157	155	154	153	155	156	152	147	144	147	149	148	145	144	144	145	144	145	146	149	152	154	155	155	156	161	166	163	156	148	141	136	137	135	135	136	138	137	134	131	128	128	129	130	133	135	138	140	146	146	148	148	145	141	140	141	131	137	139	137	134	130	130	136	137	131	134	140	139	136	140	144	143	139	139	138	135	135	134	130	132	130	129	131	130	129	131	135	135	138	141	142	138	133	132	134	132	133	133	133
235	159	156	151	151	155	158	155	150	148	149	148	146	144	144	145	147	147	147	146	148	151	153	153	153	154	155	157	161	165	163	153	143	140	139	137	136	135	136	138	139	137	135	132	130	130	131	133	135	135	136	139	142	143	141	141	142	137	136	131	129	135	136	132	129	134	129	130	135	133	132	135	137	140	138	138	135	133	138	141	137	131	129	129	130	130	129	130	132	132	135	138	137	133	130	131	133	137	137	135	134
236	155	159	161	159	155	156	158	160	156	155	153	150	148	147	145	144	144	143	142	143	145	148	150	150	155	156	156	155	157	160	163	164	154	149	143	139	139	140	141	141	138	139	139	139	137	135	133	132	134	129	125	126	128	130	132	134	137	137	131	126	128	131	133	136	130	129	132	132	129	130	132	129	139	139	139	137	135	140	142	137	131	129	128	128	127	125	125	125	136	137	135	133	131	131	132	133	133	134	135	136
237	154	158	162	161	160	159	158	157	157	157	156	156	156	154	150	147	141	140	139	140	143	146	149	150	151	154	155	153	153	156	160	162	162	154	147	146	149	151	148	143	140	140	139	138	136	134	132	131	137	131	126	127	129	130	130	130	133	135	132	131	133	133	131	134	131	134	138	137	133	134	135	131	137	137	139	138	134	135	134	128	131	129	128	128	128	129	129	129	139	138	135	131	130	132	133	132	128	132	135	138
238	160	158	157	157	161	162	158	153	154	155	156	157	157	157	156	156	146	146	145	144	144	146	148	149	148	150	152	153	155	156	154	151	159	156	152	151	151	152	151	150	150	148	145	142	140	138	138	138	132	130	130	132	134	133	131	130	132	130	129	134	139	135	129	128	128	130	136	137	132	129	131	130	130	130	134	136	135	136	137	134	130	130	129	130	133	135	136	136	139	139	136	132	131	131	131	130	129	132	135	136
239	163	163	161	158	157	158	159	159	155	156	156	154	153	154	157	161	153	153	152	149	146	144	144	145	149	152	153	151	150	152	155	157	156	159	159	152	145	142	147	153	147	148	150	150	149	146	142	140	137	135	133	134	135	135	136	138	135	131	127	129	132	128	128	134	128	127	134	139	133	126	129	133	140	137	138	138	135	135	137	137	132	131	130	131	133	136	137	137	139	140	139	135	133	132	131	129	129	130	131	132