히스토그램 평활화

누적 분포로 대응표 만들기

영상의 밝기 히스토그램에서 각 값 이하인 화소의 비율을 누적해 대응표를 만든다. 입력 밝기를 대응표의 출력값으로 바꾸는 전역 방식에서는 같은 밝기값이 영상 어느 곳에 있어도 같은 값으로 바뀐다. 위치별 조명의 차이를 직접 추정하는 과정과는 다르다. 사용한 정규화와 반올림 규칙도 결과에 영향을 준다.

네 화소의 예제

밝기 단계가 0부터 3이고 화소가 (0,1,1,3)이라고 하자. 누적 비율은 0에서 1/4, 1에서 3/4, 3에서 1이다. 가장 작은 양의 누적값 1/4를 뺀 뒤 남은 범위를 0부터 3에 맞추는 정의를 쓰면 대응은 0→0, 1→2, 3→3이다. 결과는 (0,2,2,3)이다. 모든 밝기 단계에 화소 수가 똑같아지는 것은 아님을 볼 수 있다.

전역 방식과 지역 방식

영상 전체의 한 히스토그램 대신 작은 영역별 분포를 사용하는 적응형 방법도 있다. 지역 대비를 높이는 과정에서는 잡음도 강해질 수 있다. CLAHE는 대비를 제한하고 지역 사이의 결과를 이어 주는 구성을 사용한다. 지역 크기와 제한값은 효과에 영향을 주며 전역 방식과 같은 변환을 수행하는 것은 아니다.

밝기와 정보의 해석

원래 없는 세부 정보를 만들어 복원하는 방법은 아니다. 밝기 단계가 합쳐지거나 잡음이 두드러질 수 있으며, 이미 적절한 대비를 가진 영상에는 과도한 변화가 생길 수 있다. 색상 채널을 각각 다루면 색의 관계도 달라질 수 있으므로 처리 대상을 확인한다. 입력이 한 밝기값뿐인 경우처럼 누적 분포의 정규화가 퇴화하는 상황과 출력 자료형의 범위도 검토한다.