Гистограмма (фотография) — Википедия

Гистогра́мма (в фотографии) — это график статистического распределения элементов цифрового изображения с различной яркостью, в котором по горизонтальной оси представлена яркость, а по вертикали — относительное число пикселей с конкретным значением яркости.

Изучив гистограмму, можно получить общее представление о правильности экспозиции, контрасте и цветовом насыщении снимка, оценить требуемую коррекцию как при съёмке (изменение экспозиции, цветового баланса, освещения либо композиции снимка), так и при последующей обработке.

Обычно на экране цифрового фотоаппарата показывается лишь гистограмма светлоты (исключения составляют дорогостоящие зеркальные камеры), а гистограмма для всех цветовых каналов (см. Цветоделение) доступна уже на компьютере, в приложениях для обработки растровой графики.

Основные сведения[править | править код]

Гистогра́мма изображе́ния (иногда: график уровней или просто уровни) — гистограмма уровней насыщенности изображения (суммарная, или разделённая по цветовым каналам).

Гистограмма изображения позволяет оценить количество и разнообразие оттенков изображения, а также общий уровень яркости изображения. Например, недоэкспонированное изображение будет иметь пик в области малых цветов и иметь спад (или полное отсутствие уровней) в области ярких цветов, переэкспонированное — наоборот. Изображение с недостаточным динамическим диапазоном будет иметь узкий всплеск яркостей. Академическое представление идеальной формы гистограммы изображения — пологая гауссиана, в которой мало совсем тёмных и совсем ярких цветов, а по мере приближения к средним цветам, их количество увеличивается. Справедливо для съёмок при достаточном заполняющем освещении (влияющем на всю сцену) и отсутствии источников света в кадре.

В общем случае гистограмма изображения не описывает художественных качеств изображения (например, съёмка силуэта в контровом свете будет на гистограмме выглядеть как недосвеченное (или пересвеченное) изображение), но в большинстве случаев позволяет ориентироваться в «направлении коррекции» изображения (если таковая коррекция требуется).

Редактирование уровней[править | править код]

Многие фоторедакторы (напр. Adobe Photoshop, GIMP) и программы проявки Raw-файлов (UFRAW, PhotoOne, CaptureNX) позволяют осуществлять редактирование уровней изображения. Оно может производиться следующими методами:

• Сопоставлением пяти параметров: начального и конечного диапазона начального и итоговых изображений и показателем гамма-кривой (в Photoshop — панель Levels).
• Заданием кривой функции соответствия точек начальной и конечной гистограмм изображения (функция задаётся чаще всего с помощью точек, через которых производится аппроксимация функции, обычно сплайнами) (в Photoshop — панель Curves).
• Заданием набора предустановок, осуществляющих ту или иную коррекцию.
• В автоматическом режиме (программа пытается добиться максимума по одному из параметров, например, по максимизации площади кривой)

Алгоритм построения[править | править код]

Строим массив, заполняем нулями. Обычно массив [0..255]

Цикл, для каждого пиксела:

Выделяем нужный цветовой канал или находим яркость по формуле. Пиксел -> значение

Полученное значение должно укладываться в диапазон индексов массива, например [0..255].

Увеличиваем значение элемента массив[значение] на 1.

Конец цикла.

Полученный массив и представляет собой гистограмму, элементы массива — означают высоты столбиков.

Реализация на Python:

# coding:utf """Пользователь вводит имя файла с изображением, гистограммы которого нужно построить. Строятся гистограммы по каждому из каналов, по яркости(Luminance), и RGB гистограмма. Программа строит гистограммы и сохраняет в текущей папке. Полученные гистограммы практически не отличаются от гистограмм, полученных в коммерческих программах Для работы программы необходим Python 2.7 с установленной PIL""" from PIL import Image, ImageDraw # модули из PIL  def lum(c): #цвет пиксела RGB -> значение яркости 	#формула, которая обычно используется для определения яркости  	return int(0.3*c[0] + 0.59*c[1] + 0.11*c[2])   def r(c): #цвет пиксела RGB -> значение R 	return c[0] def g(c): #цвет пиксела RGB -> значение G 	return c[1] def b(c): #цвет пиксела RGB -> значение B 	return c[2] def drawhist(hname, H, harr): 	""" Рисуем диаграмму, сохраняем в файл в текущую папку 	hname - имя файла 	H - высота рисунка 	harr - массив с высотами столбиков в гистограмме 	""" 	W = len(harr) #кол-во элементов массива 	hist = Image.new("RGB", (W, H), "white") #создаем рисунок в памяти 	draw = ImageDraw.Draw(hist) #объект для рисования на рисунке 	maxx = float(max(harr)) #высота самого высокого столбика 	if maxx == 0: #столбики равны 0 		draw.rectangle(((0, 0), (W, H)), fill="black") 	else: 		for i in range(W): 			draw.line(((i, H),(i, H-harr[i]/maxx*H)), fill="black") #рисуем столбики 	del draw #удаляем объект 	hist.save(hname) #сохраняем рисунок в файл # список с функциями и префиксами названий файлов fnlist = [(lum, "luminosity_"), (r, "r_channel_"), (g, "g_channel_"), (b, "b_channel_")] fname = input("input file name: ") #Ввод имени файла, гистограмму кот. нужно построить im = Image.open(fname) #открываем файл # получаем список вида [(n1, c1), (n2, c2), ...], где # c - цвет пиксела в RGB # n - количество пикселов, имеющих данный цвет clrs = im.getcolors(im.size[0]*im.size[1]) # ширина, высота гистограммы. # Ширину менять не стоит, т.к. все ф-и отображаются в [0..255] W, H = 256, 100 for fn, hname in fnlist: #перебираем все функции 	harr = [0 for i in range(W)] #создаем массив [0, 0, 0, ...] длины W 	for n, c in clrs: #перебираем список созданный выше 		index = fn(c) #fn - отображение цвета в яркость или выделение цветового канала 		#индексы элементов массива показывают значения яркости и прочего. Диапазон [0..255] 		#значения элементов массива = количество пикселов с опред. значением яркости и т.д. 		harr[index] += n  	drawhist(hname + "hist.png", H, harr) #рисуем гистограмму # Нарисовали гистограммы по яркости и каналам, теперь # Рисуем гистограмму RGB rharr = [0 for i in range(W)] gharr = list(rharr) bharr = list(rharr) for n, c in clrs: 	rharr[r(c)] += n 	gharr[g(c)] += n 	bharr[b(c)] += n harr = [(rharr[i] + gharr[i] + bharr[i])/3 for i in range(W)] drawhist("RGB_hist.png", H, harr) 

Использование в фототехнике[править | править код]

Часть фотоаппаратов позволяет просматривать гистограмму изображения для отснятых снимков (а некоторые модели с контрастной фокусировкой — и во время фокусировки).

Для улучшения этой статьи желательно: Проверить достоверность указанной в статье информации. На странице обсуждения должны быть пояснения. Найти и оформить в виде сносок ссылки на независимые авторитетные источники, подтверждающие написанное. После исправления проблемы исключите её из списка. Удалите шаблон, если устранены все недостатки.

Ссылки[править | править код]

• Minolta Z10. Руководство пользователя. C.30 «Дисплей покадрового воспроизведения и гистограмма».
• статья «Гистограмма» на photoscape  (рус.)