图像分析------直方图分析

直方图介绍

强度直方图图形化显示不同的像素值在不同的强度值上的出现频率，对于灰度图像来说强度

范围为[0~255]之间，对于RGB的彩色图像可以独立显示三种颜色的强度直方图。强度直方

图是用来寻找灰度图像二值化阈值常用而且是有效的手段之一，如果一幅灰度图像的直方图

显示为两个波峰，则二值化阈值应该是这两个波峰之间的某个灰度值。同时强度直方图是调

整图像对比度的重要依据

直方图实现方法：

对一幅灰度图像从上到下，从左到右扫描每个像素值，在每个灰度值上计算像素数目，以这

些数据为基础完成图像直方图的绘制。

运行效果如下：

程序实现：

1.      首先对一幅RGB图像完成灰度转换，转换代码如下：

2.      初始化直方图数据数组int[256] 因为灰度值的范围为0～255

3.      扫描灰度图像，完成强度数据计算。

4.      使用Java 2D绘制直方图

直方图实现源代码：

[java] view plaincopy

1. package com.gloomyfish.image.analysis;  
2.   
3. import java.awt.Color;  
4. import java.awt.Graphics2D;  
5. import java.awt.image.BufferedImage;  
6.   
7. public class HistogramAnalysisAlg {  
8.     private BufferedImage srcImage;  
9.     private BufferedImage histogramImage;  
10.     private int size = 280;  
11.       
12.     public HistogramAnalysisAlg(BufferedImage srcImage){  
13.         histogramImage = new BufferedImage(size,size, BufferedImage.TYPE_4BYTE_ABGR);  
14.         this.srcImage = srcImage;  
15.     }  
16.       
17.     public BufferedImage getHistogram() {  
18.         int[] inPixels = new int[srcImage.getWidth()*srcImage.getHeight()];  
19.         int[] intensity = new int[256];  
20.         for(int i=0; i<intensity.length; i++) {  
21.             intensity[i] = 0;  
22.         }  
23.         getRGB( srcImage, 0, 0, srcImage.getWidth(), srcImage.getHeight(), inPixels );  
24.         int index = 0;  
25.         for(int row=0; row<srcImage.getHeight(); row++) {  
26.             int ta = 0, tr = 0, tg = 0, tb = 0;  
27.             for(int col=0; col<srcImage.getWidth(); col++) {  
28.                 index = row * srcImage.getWidth() + col;  
29.                 ta = (inPixels[index] >> 24) & 0xff;  
30.                 tr = (inPixels[index] >> 16) & 0xff;  
31.                 tg = (inPixels[index] >> 8) & 0xff;  
32.                 tb = inPixels[index] & 0xff;  
33.                 int gray = (int)(0.299 * (double)tr + 0.587 * (double)tg + 0.114 * (double)tb);  
34.                 intensity[gray]++;  
35.             }  
36.         }  
37.           
38.         // draw XY Axis lines  
39.         Graphics2D g2d = histogramImage.createGraphics();  
40.         g2d.setPaint(Color.BLACK);  
41.         g2d.fillRect(0, 0, size, size);  
42.         g2d.setPaint(Color.WHITE);  
43.         g2d.drawLine(5, 250, 265, 250);  
44.         g2d.drawLine(5, 250, 5, 5);  
45.           
46.         // scale to 200  
47.         g2d.setPaint(Color.GREEN);  
48.         int max = findMaxValue(intensity);  
49.         float rate = 200.0f/((float)max);  
50.         int offset = 2;  
51.         for(int i=0; i<intensity.length; i++) {  
52.             int frequency = (int)(intensity[i] * rate);  
53.             g2d.drawLine(5 + offset + i, 250, 5 + offset + i, 250-frequency);  
54.         }  
55.           
56.         // X Axis Gray intensity  
57.         g2d.setPaint(Color.RED);  
58.         g2d.drawString("Gray Intensity", 100, 270);  
59.         return histogramImage;  
60.     }  
61.       
62.     private int findMaxValue(int[] intensity) {  
63.         int max = -1;  
64.         for(int i=0; i<intensity.length; i++) {  
65.             if(max < intensity[i]) {  
66.                 max = intensity[i];  
67.             }  
68.         }  
69.         return max;  
70.     }  
71.   
72.     /** 
73.      * A convenience method for getting ARGB pixels from an image. This tries to avoid the performance 
74.      * penalty of BufferedImage.getRGB unmanaging the image. 
75.      */  
76.     public int[] getRGB( BufferedImage image, int x, int y, int width, int height, int[] pixels ) {  
77.         int type = image.getType();  
78.         if ( type == BufferedImage.TYPE_INT_ARGB || type == BufferedImage.TYPE_INT_RGB )  
79.             return (int [])image.getRaster().getDataElements( x, y, width, height, pixels );  
80.         return image.getRGB( x, y, width, height, pixels, 0, width );  
81.     }  
82.   
83.     /** 
84.      * A convenience method for setting ARGB pixels in an image. This tries to avoid the performance 
85.      * penalty of BufferedImage.setRGB unmanaging the image. 
86.      */  
87.     public void setRGB( BufferedImage image, int x, int y, int width, int height, int[] pixels ) {  
88.         int type = image.getType();  
89.         if ( type == BufferedImage.TYPE_INT_ARGB || type == BufferedImage.TYPE_INT_RGB )  
90.             image.getRaster().setDataElements( x, y, width, height, pixels );  
91.         else  
92.             image.setRGB( x, y, width, height, pixels, 0, width );  
93.     }  
94.   
95. }  

测试代码如下：

[java] view plaincopy

1. package com.gloomyfish.image.analysis;  
2.   
3. import java.awt.Dimension;  
4. import java.awt.Graphics;  
5. import java.awt.Graphics2D;  
6. import java.awt.MediaTracker;  
7. import java.awt.image.BufferedImage;  
8. import java.io.File;  
9. import java.io.IOException;  
10.   
11. import javax.imageio.ImageIO;  
12. import javax.swing.JComponent;  
13. import javax.swing.JFileChooser;  
14. import javax.swing.JFrame;  
15.   
16. public class ImageAnalysisUI  extends JComponent {  
17.     /** 
18.      *  
19.      */  
20.     private static final long serialVersionUID = 1518574788794973574L;  
21.     private BufferedImage rawImg;  
22.     private BufferedImage modImg;  
23.     private MediaTracker tracker;  
24.     private Dimension mySize;  
25.       
26.       
27.     public ImageAnalysisUI(File f) {  
28.         try {  
29.             rawImg = ImageIO.read(f);  
30.             HistogramAnalysisAlg filter = new HistogramAnalysisAlg(rawImg);  
31.             modImg = filter.getHistogram();  
32.         } catch (IOException e1) {  
33.             e1.printStackTrace();  
34.         }  
35.           
36.         tracker = new MediaTracker(this);  
37.         tracker.addImage(rawImg, 1);  
38.           
39.         // blocked 10 seconds to load the image data  
40.         try {  
41.             if (!tracker.waitForID(1, 10000)) {  
42.                 System.out.println("Load error.");  
43.                 System.exit(1);  
44.             }// end if  
45.         } catch (InterruptedException e) {  
46.             e.printStackTrace();  
47.             System.exit(1);  
48.         }// end catch  
49.           
50.         mySize = new Dimension(2*rawImg.getWidth() + 20, rawImg.getHeight()*2);  
51.         JFrame imageFrame = new JFrame("Gloomyfish - Image Analysis");  
52.         imageFrame.getContentPane().add(this);  
53.         imageFrame.setDefaultCloseOperation(JFrame.EXIT_ON_CLOSE);  
54.         imageFrame.pack();  
55.         imageFrame.setVisible(true);  
56.     }  
57.       
58.     public void paint(Graphics g) {  
59.         Graphics2D g2 = (Graphics2D) g;  
60.         g2.drawImage(rawImg, 0, 0, rawImg.getWidth(), rawImg.getHeight(), null);  
61.         g2.drawImage(modImg, rawImg.getWidth()+10, 0, modImg.getWidth(), modImg.getHeight(), null);  
62.         g2.drawString("source image", 10, rawImg.getHeight() +10);  
63.         g2.drawString("connected component labeled area", 10 + modImg.getWidth(), rawImg.getHeight() +10);  
64.     }  
65.     public Dimension getPreferredSize() {  
66.         return mySize;  
67.     }  
68.       
69.     public Dimension getMinimumSize() {  
70.         return mySize;  
71.     }  
72.       
73.     public Dimension getMaximumSize() {  
74.         return mySize;  
75.     }  
76.       
77.     public static void main(String[] args) {  
78.         JFileChooser chooser = new JFileChooser();  
79.         chooser.showOpenDialog(null);  
80.         File f = chooser.getSelectedFile();  
81.         new ImageAnalysisUI(f);  
82.     }  
83. }  

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