01204483 Image Processing — Topic 03, Digital Images & 2D Preprocessing

Histogram Equalization — เต็มภาพ vs เลือกช่วง (Band)

HE ปกติกระจาย histogram ทั้งภาพให้เต็ม 0–255 — แต่ถ้าภาพมีทั้งส่วนมืดมาก และสว่างมากพร้อมกัน (เช่นภาพย้อนแสง) การทำ HE เต็มภาพอาจช่วยได้ไม่พอสำหรับ รายละเอียดที่ซ่อนอยู่ในเงามืดหรือแสงจ้า — เลือก ช่วง (band) เฉพาะที่ สนใจแล้วทำ HE เฉพาะช่วงนั้น จะดึงรายละเอียดออกมาได้ชัดกว่ามาก

Histogram Equalization คำนวณจาก CDF ของ histogram แล้ว map ค่าเก่า → ค่าใหม่ตามสัดส่วนสะสม ยิ่งพิกเซลกระจุกตัวช่วงไหนมาก ช่วงนั้นจะถูก "ยืด" ให้กว้างขึ้น

ปัญหาของ HE เต็มภาพ: ถ้ามีทั้งกลุ่มมืดจัดและสว่างจัดพร้อมกัน แต่ละกลุ่มต้อง "แบ่ง" ช่วง 0–255 กันใช้ ยืดได้ไม่เต็มที่เท่าที่ควร

Band-Selective HE: เลือกช่วงค่าที่สนใจ (เช่น 0–50 = เงามืด หรือ 200–255 = แสงจ้า) แล้วคำนวณ CDF จากพิกเซลในช่วงนั้นเท่านั้น ยืดให้เต็ม 0–255 ไปเลย — พิกเซลนอกช่วงถูกตัดเป็นดำ/ขาวสนิท

แนวคิดนี้คล้าย "window/level" ในภาพถ่ายทางการแพทย์ (CT/X-ray) ที่หมอเลือกช่วง Hounsfield unit เฉพาะอวัยวะที่สนใจ แล้วดูรายละเอียดในช่วงนั้นแบบเต็มคอนทราสต์

ลองพรีเซ็ต "ภาพย้อนแสง" แล้วกดปุ่ม "เลือกช่วงมืด" — จะเห็นรายละเอียดในเงาที่ HE เต็มภาพดึงออกมาได้ไม่หมด

1 · เลือกรูปภาพ

แปลงเป็นภาพขาวดำก่อนประมวลผล (256×192 พิกเซล) — HE ทำงานบนความสว่างของภาพ

2 · Histogram ต้นฉบับ + เลือกช่วง (Band)

ขอบล่างของช่วง (lo)

ขอบบนของช่วง (hi)

พิกเซลในช่วงที่เลือก: — จาก — พิกเซล (—)

3 · เปรียบเทียบภาพ

ต้นฉบับ

HE เต็มภาพ (ทั้ง 0–255)

Band-Selective HE (เฉพาะช่วงที่เลือก)

CDF(i) = Σ (k=0..i) hist(k) / N — HE เต็มภาพ: s(i) = round(255 × CDF(i))

Band-Selective HE ที่ช่วง [lo,hi]: ถ้า i < lo → s(i) = 0 ถ้า i > hi → s(i) = 255 ถ้า lo ≤ i ≤ hi → s(i) = round(255 × Σ(k=lo..i) hist(k) / Σ(k=lo..hi) hist(k))