Ecualización del histograma (CLAHE)

Use la ecualización del histograma adaptativa con contraste limitado (AHE) para mejorar el contraste de las imágenes. La ecualización del histograma ordinaria calcula una ecualización global, mientras que un método adaptativo calcula varios histogramas, cada uno correspondiente a una sección distinta de la imagen, y los utiliza para redistribuir los valores de luminosidad de la imagen. Es adecuada para mejorar el contraste local y realzar la definición de los bordes en cada región de una imagen. Una variante de la ecualización del histograma adaptativa, la ecualización del histograma adaptativa con contraste limitado (CLAHE), limita la tendencia de la AHE a amplificar excesivamente el ruido en regiones relativamente homogéneas de una imagen.

CLAHE está disponible a partir de ImageMagick 7.0.8-24 con la opción -clahe:

-clahe widthxheight{%}{+}number-bins{+}clip-limit{!}

La imagen se divide en mosaicos de width×height píxeles. Añada % para definir el ancho y el alto como porcentajes de las dimensiones de la imagen. El tamaño del mosaico debe ser mayor que el tamaño de las características que se desean preservar y respeta la relación de aspecto de la imagen. Añada ! para forzar un ancho y alto de mosaico exactos. number-bins es el número de contenedores del histograma por mosaico (mín. 2, máx. 65536). El número de contenedores del histograma debe ser menor que el número de píxeles de un solo mosaico. clip-limit es el límite de contraste para los cambios localizados de contraste. Un clip-limit de 2 a 3 es un buen punto de partida (p. ej. -clahe 50x50%+128+3). Los valores muy grandes dejan que la ecualización del histograma haga lo que quiera, es decir, dan como resultado el máximo contraste local. El valor 1 da como resultado la imagen original. Tenga en cuenta que, si se omiten el número de contenedores y el clip-limit, sus valores predeterminados son 128 y sin recorte respectivamente.

Para visualizar las ventajas de CLAHE, disponemos de una imagen de montañas con bajo contraste:

Podemos mejorar la imagen con la ecualización del histograma global:

Podemos mejorar aún más la imagen con la técnica de procesamiento de imágenes de ecualización del histograma adaptativa con contraste limitado:

Esta última imagen se produjo con este comando:

magick mountains.jpg -clahe 25x25%+128+3 mountains-clahe.jpg

El argumento 25x25% divide la imagen en 16 mosaicos para realizar la mejora del contraste local. Las dimensiones de la imagen son 1500x1000, por lo que los mosaicos miden exactamente 375x250 píxeles cada uno. En lugar de un porcentaje, puede especificar las dimensiones del mosaico directamente con 375x250.

Para tamaños de mosaico que no dividen de forma exacta las dimensiones de la imagen, CLAHE utiliza píxeles virtuales, por lo que los resultados pueden variar ligeramente según el método de píxeles virtuales elegido. Por ejemplo,

magick mountains.jpg -virtual-pixel mirror -clahe 300x300+128+3! mountains-clahe.jpg

Observe el !. Este fuerza el tamaño del mosaico a exactamente 300x300 píxeles, mientras que sin el !, el tamaño del mosaico respeta la relación de aspecto de la imagen y da como resultado unas dimensiones de mosaico de 300x200.