Égalisation d'histogramme (CLAHE)

Utilisez l'égalisation d'histogramme adaptative à contraste limité (AHE) pour améliorer le contraste des images. Tandis que l'égalisation d'histogramme ordinaire calcule une égalisation globale, une méthode adaptative calcule plusieurs histogrammes, chacun correspondant à une section distincte de l'image, et les utilise pour redistribuer les valeurs de luminosité de l'image. Elle convient à l'amélioration du contraste local et au renforcement de la netteté des contours dans chaque région d'une image. Une variante de l'égalisation d'histogramme adaptative, l'égalisation d'histogramme adaptative à contraste limité (CLAHE), limite la tendance de l'AHE à suramplifier le bruit dans les régions relativement homogènes d'une image.

CLAHE est pris en charge depuis ImageMagick 7.0.8-24 avec l'option -clahe :

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

L'image est divisée en tuiles de width×height pixels. Ajoutez % pour définir la largeur et la hauteur en pourcentages des dimensions de l'image. La taille des tuiles doit être supérieure à celle des caractéristiques à préserver et respecte le rapport d'aspect de l'image. Ajoutez ! pour forcer une largeur et une hauteur de tuile exactes. number-bins est le nombre de classes d'histogramme par tuile (min 2, max 65536). Le nombre de classes d'histogramme doit être inférieur au nombre de pixels d'une seule tuile. clip-limit est la limite de contraste pour les variations localisées de contraste. Un clip-limit de 2 à 3 est un bon point de départ (par exemple -clahe 50x50%+128+3). Des valeurs très grandes laissent l'égalisation d'histogramme faire ce qu'elle veut, c'est-à-dire aboutir à un contraste local maximal. La valeur 1 donne l'image d'origine. À noter, si le nombre de classes et le clip-limit sont omis, ils valent par défaut respectivement 128 et aucun écrêtage.

Pour visualiser les avantages de CLAHE, nous disposons d'une image de montagnes à faible contraste :

Nous pouvons améliorer l'image avec une égalisation d'histogramme globale :

Nous pouvons améliorer davantage l'image grâce à la technique de traitement d'image qu'est l'égalisation d'histogramme adaptative à contraste limité :

Cette dernière image a été produite avec cette commande :

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

L'argument 25x25% divise l'image en 16 tuiles afin d'effectuer un renforcement du contraste local. Les dimensions de l'image sont 1500x1000, donc les tuiles font exactement 375x250 pixels chacune. Plutôt qu'un pourcentage, vous pouvez spécifier directement les dimensions des tuiles avec 375x250.

Pour des tailles de tuile qui ne divisent pas exactement les dimensions de l'image, CLAHE utilise des pixels virtuels ; ainsi les résultats peuvent varier légèrement selon la méthode de pixel virtuel choisie. Par exemple,

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

Remarquez le !. Il force la taille de tuile à exactement 300x300 pixels, tandis que sans le !, la taille de tuile respecte le rapport d'aspect de l'image et donne des dimensions de tuile de 300x200.