色彩直方图

在图像处理和摄影中，色彩直方图是图像中色彩分布的一种表示。对于数字图像来说，色彩直方图表示在一个固定的色彩范围列表中的每一个像素的数量，该列表跨越了图像的色彩空间，即所有可能的色彩集合。

色彩直方图可以为任何种类的色彩空间建立，尽管这个术语更经常用于像RGB或HSV的三维空间。对于单色图像，可以使用强度直方图一词来代替。

对于多光谱图像，每个像素由任意数量的测量值表示（例如，超出RGB的三个测量值），颜色直方图是N维的，N是测量值的数量。

每个测量值都有自己的光谱波长范围，其中一些可能在可见光谱之外。如果可能的颜色值的集合足够小，这些颜色中的每一种都可以自己放在一个范围内；那么直方图只是对具有每种可能颜色的像素的计数。

大多数情况下，空间被划分为适当数量的范围，通常被安排成一个有规律的网格，每个范围都包含许多类似的颜色值。

颜色直方图也可以表示为一个定义在颜色空间上的平滑函数，它接近于像素计数。像其他类型的直方图一样，颜色直方图是一种统计学，可以被看作是颜色值的基本连续分布的一种近似。

颜色直方图是一种灵活的构造，可以从各种颜色空间的图像中建立，无论是RGB、rg色度还是其他任何尺寸的颜色空间。一个图像的直方图首先是通过将图像中的颜色离散成若干个仓，并计算每个仓中的图像像素数来产生的。

例如，红蓝色度直方图可以通过首先将RGB值除以R+G+B来归一化颜色像素值，然后将归一化的R和B坐标量化为N个仓来形成。一个红-蓝色度的二维直方图被分为四个仓（N=4），可能会产生一个看起来像这个表的直方图。

一个直方图可以是N维的。虽然更难显示，但上述例子的三维颜色直方图可以被认为是四个独立的红蓝直方图，其中每个直方图都包含了绿色的一个仓的红蓝值（0-63，64-127，128-191，192-255）。

直方图对图像中的数据分布进行了紧凑的总结。图像的颜色直方图在围绕观察轴的平移和旋转中是相对不变的，并且只随观察角度的变化而缓慢变化。

通过比较两幅图像的直方图特征并将一幅图像的颜色内容与另一幅图像相匹配，颜色直方图特别适合于识别场景中未知位置和旋转的物体的问题。

重要的是，将RGB图像翻译成光照不变的rg-色度空间，可以使直方图在不同的光照度下运行良好。

直方图是一个图像中像素数量的图形表示。用更简单的方式来解释，直方图是一个条形图，其X轴代表色调尺度（左边是黑色，右边是白色），Y轴代表图像中在色调尺度的某一区域的像素数。

例如，亮度直方图显示了每个亮度级别（从黑到白）的像素数，当像素数较多时，某一亮度级别的峰值就较高。

图像的颜色直方图表示图像中颜色组成的分布。它显示了不同类型的颜色出现，以及每种类型的颜色出现的像素数量。

色彩直方图和亮度直方图之间的关系是，色彩直方图也可以表示为”三个亮度直方图”，其中每个直方图显示每个单独的红/绿/蓝颜色通道的亮度分布。

色彩直方图只关注不同类型色彩的数量比例，而不考虑色彩的空间位置。颜色直方图的数值来自统计学。它们显示了颜色的统计分布和图像的基本色调。

一般来说，由于图像中前景和背景的颜色分布不同，直方图中可能存在双峰分布。仅就亮度直方图而言，没有完美的直方图，一般来说，直方图可以看出是否过曝，但有些时候，通过查看直方图，你可能会认为图像过曝；但实际上并不是。