Гистограмма и обработка изображения

Характеристики

Гистограммы устойчивы к ряду преобразований изображения. Они инвариантны к поворотам и сдвигам , а также, в меньшей степени, к изменениям точки зрения и изменениям масштаба. С другой стороны, гистограммы чувствительны к изменениям освещенности и условий освещения.

Для нормализованной гистограммы значение каждого класса интерпретируется как вероятность появления класса на изображении. Гистограмма, нормализованная к 1.

Интересным свойством является их простота вычислений, поскольку речь идет только о подсчете пикселей, что хорошо поддается аппаратной реализации . Поэтому гистограммы часто используются для приложений реального времени .

Форма плохих гистограмм и как их улучшить

Этот снимок — полное разочарование. Очевидно, что он был сделано для получения деталей в небе, что и происходит, но это разрушило тени почти на всём изображении. Давайте посмотрим на гистограмму, чтобы увидеть, что мы должны изменить, чтобы улучшить изображение.

В этом случае мы видим, что наши самые большие пики находятся в наших самых левых (самых тёмных) областях. Эти самые большие шипы представляют большую часть тона на изображении. В середине тона есть несколько шипов, чтобы выделить диапазон, но они бледнеют в сравнении.

После серьёзного редактирования файла RAW наша фотография изменилась с непригодной к использованию, до довольно приятной. Давайте посмотрим, как изменилась наша гистограмма.

Поскольку экспозиция была испорчена, наша гистограмма не совсем идеальный пример для учебника, но она вполне прилична для полностью неудачного снимка. Во всяком случае, на данный момент нет никаких невероятно очевидных проблем с изображением. Мы преуспели в том, что у нас есть полный тональный диапазон от тёмного до светлого, и нам удалось сохранить детализацию и цвет на большей части изображения. Если вам было любопытно, мы достигли большей части этого драматического изменения, настроив ползунок «Fill Light» на драматический и чрезвычайно высокий уровень. Хотя в изображение было внесено много корректировок, это было ключом к выявлению деталей в тени.

Второе изображение, которое, по-видимому, имеет слишком долгую экспозицию, обесцвечивало кожу этой девушки, разрушая детали в бликах и вмыв все тёмные детали почти до среднего тона. Давайте посмотрим ближе на гистограмму.

Там нет абсолютно никаких тёмных (левая сторона) и есть большая концентрация бликов (правая сторона). Изображение также кажется в основном плоским. Мы должны попытаться добавить лучший диапазон значений и посмотреть, не сможем ли мы показать какую-то красоту этой картинки.

С некоторой работой над нашим файлом RAW мы можем вывести полные, насыщенные тени, сохраняя при этом хорошие детали в наших основных моментах. Тень от зонтика кажется более прохладной, а солнечный свет все ещё создаёт яркие блики на её бледной коже. Разница лишь в том, что теперь она не светится!

Хорошим первым шагом при работе с файлом RAW и отсутствием деталей в светлых участках является предварительная настройка ползунка экспозиции. В этом примере мы сначала сокращаем (вводим –1,0 в поле экспозиции). Это начинает смещать весь наш диапазон значений к более тёмному концу нашей гистограммы (к левой стороне). Оттуда мы можем работать с контрастом (мы удалили довольно много здесь) и добавили много-много чёрного к изображению, чтобы получить насыщенный тёмный цвет её волос без потери деталей.

В этом случае мы концентрируем наши тона в тёмных областях по определённой причине. Эти тёмные оттенки действительно делают белые блики яркими и создают отличные точки фокусировки вдоль лица и шеи. Здесь есть много места для личного выбора и принятия хитрых решений.

Как прочитать гистограмму?

Это легко: На горизонтальной оси графика гистограммы отображается яркость оттенков на фотографии. За самые темные оттенки отвечает ее левая часть, за самые светлые правая часть, а за оттенки средней яркости или как их иначе называют полутона отвечает центральная часть. На вертикальной оси отображается сколько пикселей такой яркости есть на фотографии, чем выше пик на графике, тем больше пикселей

Самое важное, что нужно знать о гистограмме это то что если пик прикоснулся к правому краю графика, то у нас проблема с фотографией. Это большая часть вашего изображения пересвечена или даже полностью белая, без каких-либо деталей в светлых участках

И самая большая проблема заключается в том, что область, которая пересвечена, не содержит данных вообще, поэтому вы не сможете ничего сделать даже при пост-обработке и даже если вы снимали в формате RAW. Это применимо только в том случае, если пик касается края графика. Если это пик перед краем, все в порядке.

Если пик касается левого края, это означает, что часть вашего изображения полностью черная. Вы можете использовать компенсацию экспозиции в плюс, чтобы скорректировать свой следующий снимок. Но если вы сейчас заняты ночной съемкой, например, звездного неба, то это вполне “здоровая” гистограмма для такого случая.

Нет такой вещи, как идеальная гистограмма. Это просто графическое представление тонального диапазона в вашем изображении. Вы должны, как художник, решать, что делать с этой информацией. Наличие большого количества темных или светлых участков (при условии, что нет пересветов и недосветов) не обязательно плохо.

Давайте рассмотрим некоторые примеры того, как будут выглядеть гистограммы для разных типов фотографий.

Шаги

Метод 1

Метод 1 из 1:Построение гистограммы

1

Определите данные (значения). Например, постройте диаграмму, отображающую количество осадков (в мм) в период с февраля 2005 года по февраль 2006 года. Вам нужно найти количество осадков в каждом месяце.

2

Проведите ось Х и ось Y (в форме прямого угла). Выберите данные (диапазоны, периоды, т.п.), которые будут откладываться на оси категорий. Это те данные, которые откладываются по оси Х (ось категорий). Например, временные периоды откладываются по оси категорий. На другой оси будут откладываться значения (продажи, затраты, количество произведенной продукции, другие величины).

3

Промаркируйте ось Х. Разделите длину оси (или количество клеток, если вы используете бумаги в клетку) на количество прямоугольников, которые необходимо нарисовать, чтобы найти ширину каждого прямоугольника. Если вы получили десятичную дробь, округлите ее до ближайшего целого числа. Если прямоугольники соприкасаются, ставьте маркер на месте их соприкосновения. Если прямоугольники не соприкасаются, оставьте пустую клетку между парами прямоугольников и ставьте маркер (название, значение, диапазон) в центре каждого прямоугольника. В нашем примере промаркируйте ось Х названиями месяцев.

4

Промаркируйте ось Y. Разделите количество клеток над осью Х на самое большое число из ваших данных, чтобы вычислить единицу измерения каждой клетки. Если вы получили десятичную дробь, округлите ее до ближайшего целого числа. Точку пересечения осей обозначьте как «0». Поставьте маркеры со значениями: каждая клетка выше 0 увеличивается на полученное число. В нашем примере по оси Y откладываются миллиметры осадков, например, от 10 мм до 70 мм. В этом случае промаркируйте ось Y с шагом 10 (то есть 0, 10, 20, 30 и так далее).

5

Нарисуйте прямоугольники, начиная с оси Х до соответствующего значения на оси Y. Если значение находится между двумя маркерами, приблизительно определите, где его рисовать

Обратите внимание, что в нашем примере прямоугольники должны быть разделены, так как данные не непрерывны.

6

Интерпретируйте данные после построения гистограммы (их визуализации). Обратите внимание на следующее: Выбросы

Это значения, которые сильно отличаются от всех остальных. В нашем примере выбросом является значение «70 мм осадков», так как другие значения лежат между 0 и 40 мм осадков.
Разрывы. Это значения, равные нулю. В нашем примере в июле вообще не было осадков.
Частотность. Это значение, встречающееся чаще всех. В нашем примере значение «10 мм осадков» встречается в апреле, мае и июне.
Кластеры. Ищите скопление наибольших/наименьших значений. В нашем примере больше всего осадков выпало в феврале, марте и апреле 2005 года.

Советы

  • Можно построить более сложную гистограмму, если каждому диапазону соответствует два или более значений и поэтому каждому диапазону на оси категорий (ось Х) соответствует два или несколько прямоугольников. В этом случае в пустом пространстве между прямоугольниками дорисуйте еще одни (соответствующих значений, но другого цвета).
  • Гистограмму также можно сделать горизонтальной путем перестановки вертикальной и горизонтальной осей.
  • Бумага
  • Карандаш
  • Линейка

Понимание цветовой гистограммы

Вы, наверное, заметили в приведенных выше примерах, что гистограмма не только отображает яркость в оттенках серого, но также показывает цвета. Да, можно пересветить или недосветить цвет! Случается, что есть какой-то цвет, который выходит очень ярким на фото, и иногда этот цвет может быть настолько насыщенным, что вы теряете в нем детали. Обычно это происходит с красными цветами, например.

Как бороться с этим? Самый простой способ, это слегка обесцветить именно этот цвет при пост-обработке, чтобы вернуть часть деталей в лепестках цветка. Гистограмма выше показывает увеличение красных тонов в зоне светлых тонов.

Проблема

Вы, наверное, думаете, что лучший способ увидеть слишком темная ли фотография, или слишком светлая, это посмотреть, собственно, на фотографию. В конце концов, благодаря магии цифровой фотографии мы можем рассмотреть фотографию на экране.

Проблема в том, что при просмотре на экране изображение будет меняться в соответствии с настройками монитора (они часто настраиваемые или даже самонастраиваемые) и в зависимости от яркости присутствующего света. Если вы просматриваете фото на экране камеры в яркий солнечный день, то они будут выглядеть совсем иначе, чем при просмотре в темноте.

Лучший способ увидеть, правильно ли экспонирована фотография, это посмотреть на гистограмму. Большинство приличных DSLR- камер отображают гистограмму в режиме просмотра фотографий. Узнайте, как включить эту функцию и используйте данные гистограммы для наиболее важных снимков или хотя бы для первого в серии.

Что означают скачки по бокам

Скачки вверх по левому или правому краю указывают на «обрезку» этого тона и потерю деталей в этой области. Обрезанные области часто невозможно восстановить, но обычно рекомендуется выставлять так, чтобы график касался только правого края и сохранял детали выделения. Обычно легче восстановить некоторые детали в тенях и сохранить приличное изображение, чем пытаться создать детали в светлых тонах, которых нет в файле.

Однако в некоторых сценах невозможно сохранить гистограмму в приемлемом диапазоне. Например, если вы фотографируете сцену с резким контрастом, например: закат; яркий солнечный свет и глубокие тени; или внутри здания, где в кадр попадают светлые окна. Во всех этих случаях вы не сможете удержаться от обрезки ни черных, ни белых тонов.


График с высокой контрастностью

На этом графике показано изображение с экстремальной контрастностью, большим количеством черного, всплеском белого и небольшой просадкой посередине.

Это неправильно? Вы можете исправить это?

Нет, это не так. Вы не можете «исправить» это, но вам нужно принять решение, когда вы видите что-то вроде этого. Вы сдвигаете график влево и сохраняете детализацию светлых участков или сдвигаете его вправо, сохраняя детализацию теней?

Здесь нет правильного или неправильного, это то, как вы интерпретируете сцену перед вами. Если сомневаетесь, снимайте в обоих и решайте позже. График выше взят из изображения ниже, поэтому, как вы можете видеть, это вообще не неправильная экспозиция.

В этой сцене нет полутонов.

Вот еще один пример сцены, которая потенциально может выйти за пределы графика с обоих концов.

Обратите внимание, что световой люк наверху крыши переосветлен, а глубокие тени имеют мало деталей.
Обратите внимание, что на этом изображении детали были сохранены в обеих областях. Используя передовые методы, такие как слияние/смешивание изображений, HDR и обработка в Lightroom (или PS), вы можете сжимать диапазон контрастности сцены, чтобы он соответствовал гистограмме и, следовательно, имел детали во всех областях

Используя передовые методы, такие как слияние/смешивание изображений, HDR и обработка в Lightroom (или PS), вы можете сжимать диапазон контрастности сцены, чтобы он соответствовал гистограмме и, следовательно, имел детали во всех областях.

На изображении выше я использовал 4 изображения в брекетах (снятых через 2 стопа друг от друга) и использовал HDR, чтобы снизить динамический диапазон сцены в пределах диапазона печати.

Как читать и использовать гистограмму

Умение правильно оценивать эту диаграмму поможет спасти снимок или просто сделать его качественнее

Есть несколько моментов, на которые стоит обратить внимание, читая график с тоновой характеристикой фотографии

Где найти гистограмму

Первым делом надо узнать, как открыть ее в фотоаппарате.

В зеркальных фотокамерах обычно предусмотрено 2 способа просмотра.

  1. Открыть график уже снятых кадров. Для этого нужно включить просмотр фотографии и при помощи мультиселектора настроить необходимый режим отображения. Для этого в фотоаппарате зачастую нужно нажать на кнопку «Вверх»;
  2. Также ее можно открыть непосредственно в момент съемки. Это возможно при включении режима «Live View». Для этого следует нажать на кнопку «info». На экране отобразится много полезной информации, среди которой и гистограмма.

«Недосвет» и «пересвет»

Если часть гистограммы соприкасается с левым или правым краем, ряд деталей потерян. Это значит, что произошел «клиппинг». Если график коснулся левой границы, часть деталей на фотографии провалилась в черноту (недоэкспонированные зоны), если правой части – на снимке явно есть пересветы (переэкспонированные зоны). К такому итогу приводит неправильно выставленная экспозиция.

Проблему можно постараться устранить при последующей обработке снимков. Но не все умеют и хотят работать в графических редакторах, да и далеко не всё и не всегда эти деффекты поправимы. Особенно в случае с форматами, отличными от «сырого» RAW. Так что лучше сразу подкорректировать экспозицию. При работе с мыльницами это вряд ли удастся. А зеркальные фотоаппараты позволяют просто и оперативно внести нужные изменения.

Чтобы не терять детали в темной части снимка, необходимо прибавить несколько пунктов экспозиции от +0.3 до +0.7. Для затемнения светлых участков – наоборот убавить – от -0.3 до -0.7. Также, изучая график, следует учитывать обстоятельства. Например, при съемке ночью гистограмма должна иметь больше информации в темной части. Она и не должна быть светлой.

Анализ цветовых каналов

Благодаря гистограмме можно узнать сведения об использовании трех основных цветов: синего, красного, зеленого. То есть информацию об RGB каналах по отдельности. Такая диаграмма содержит несколько графиков, на которых указаны не только три главных цвета, но и серый – в местах объединения этих цветов. А также голубой, пурпурный и желтый – в местах пересечения двух основных цветов.

Также бывают графики, отдельно указывающие распределение по фотографии каждого из основных цветов. Однако они не пользуются такой популярностью и бывают необходимы лишь в специфических ситуациях.

Гистограмма яркости и начинающий фотограф

При съёмке в режимах творческой зоне опытный фотограф после каждого снимка смотрит на график
распределения яркостей — гистограмму яркости фотографии. Начинающему же фотографу не совсем
понятно, для чего это следует делать… Ведь современные цифровые фотоаппараты дают довольно полное представление о том, какой получилась фотография? Не совсем так. Дело в том, что на ЖК-дисплее фотоаппарата вы можете проверить удачность композиции и оценить резкость картинки.

Однако яркость фотоснимка на дисплее фотоаппарат зависит от нескольких параметров: как минимум от окружающего освещения и настройки яркости самого ЖК-дисплея. Поэтому, если вы не пользуетесь гистограммой яркости во время съемок, вероятность получения неверной экспозиции возрастает в несколько раз. Но узнаете вы об этом, уже придя домой и просмотрев снимки на мониторе компьютера или, что ещё хуже уже после печати.

Ну, вот, опять, графики, цифры..

Почему так всё сложно? На самом деле, если вы один раз разберётесь, из каких элементов состоит гистограмма и поймёте на что следует обращать внимание, вы всегда будете готовы поправить автоматику
вашего фотоаппарата и не расстраиваться из-за упущенных кадров

Гистограмма

Гистограмма – важнейший инструмент для оценки экспозиции. Все сколько-нибудь серьёзные цифровые фотоаппараты позволяют увидеть гистограмму при просмотре снимков. Иногда показ гистограммы приходится активировать с помощью меню.

Гистограмма представляет собой график, отображающий количество пикселей различной яркости для данного изображения. Горизонтальная ось означает уровень яркости, от минимального слева до максимального справа. Вертикальная ось означает количество пикселей для каждого тона.

Большие области изображения одного и того же тона образуют на графике гистограммы пики. Высота пика зависит от того, как много пикселей имеет подобную яркость. Чем ближе пиксели по тону друг к другу, тем уже пики. Светлые изображения смещают гистограмму вправо, а тёмные – влево. Изображение, содержащее полный тональный градиент от черного цвета до белого, будет иметь гистограмму, простирающуюся от левого края до правого.

Пиксели, лежащие в пределах окна гистограммы, проэкспонированы корректно. Если же они упираются в правый или левый край окна, это означает выход за пределы динамического диапазона.

Большое количество пикселей у левого края указывает на чёрные тени, лишённые деталей. Если недодержка составляет не более двух-трёх ступеней, можно попытаться осветлить тени в RAW-конвертере, но ценой тому будет повышение уровня шума. В сущности, вытягивание теней при постобработке в какой-то мере аналогично повышению ISO при съёмке.

На многих снимках чёрные тени не являются проблемой и выглядят достаточно естественно. Это обусловлено тем, что человеческий глаз лучше различает детали в светах, нежели в тенях, а потому и от теней на фотографии он не ждёт большой детализации.

А что справа? Если гистограмма упирается в правый край окна, образуя тонкий пик, это говорит нам о том, что света безнадёжно передержаны. Фотодиоды перенасытились фотонами, и любые градации яркости сверх этого предела будут отображаться как чистый белый цвет без намёка на детали. Подобное явление носит название клиппинг и для человеческого глаза, требовательного к деталям в светах, выглядит очень неестественно. Цифровая фотография не терпит передержки. RAW-конвертеры позволяют восстановить незначительные пересветы, но это чревато искажением цвета и появлением грубых ореолов.

Гистограмма бывает монохромная и цветная. Сенсор цифровой камеры формирует трёхцветное изображение, и потому я настоятельно рекомендую использовать для оценки экспозиции исключительно цветную (RGB) гистограмму, отражающую информацию о красном, зелёном и синем цветовых каналах.

Чёрно-белая гистограмма показывает либо усреднённое значение яркости в трёх каналах, либо же и вовсе берёт информацию исключительно из зелёного канала, т.е. запросто может скрыть от вас передержку по красному или синему каналу. Как следствие, точность оценки экспозиции падает до ±2 ступеней, что совершенно неприемлемо, да и автоматический экспонометр обычно не допускает столь грубых ошибок.

Следующие пять снимков различаются только экспозицией: от четырёхкратной недодержки до четырёхкратной передержки с шагом в одну ступень (EV)

Обратите внимание на общий вид снимков, а также на RGB гистограммы

А почему бы не оценивать точность экспозиции только что снятого кадра визуально? Ведь можно просто посмотреть на экран камеры. Запросто. Более того, это единственный разумный способ в случае, если ваша камера предлагает вам только чёрно-белую гистограмму. Ваш глаз будет точнее. О передержке в отдельных каналах вам скажет неестественное искажение цветов на светлых участках кадра. Но имейте в виду, что полноценная, цветная гистограмма даёт гораздо более полный контроль над экспозицией. Научиться её использовать несложно, а наградой вам будет отсутствие неверно экспонированных снимков.

Гистограмма и экспокоррекция

Итак, в качестве примера совместного использования гистограммы и экспокоррекции рассмотрим всё тот же снимок. Экспонометр фотокамеры в режиме приоритета диафрагмы выдал, что подходящая экспозиция будет при выдержке 1/60, диафрагме F4.0 и ISO в
автомате 600.

Однако после пробного снимка, оказалось, что яркое небо и его отражение в воде «сделали своё коварное дело» — обманули экспонометр камеры, в результате чего снимок оказался совершенно
пересвеченным, что сразу стало видно в режиме просмотра гистограммы по скоплению очень высоких стoлбиков у правого края графика. При этом, на самом снимке
пересвеченные области замигали, указывая на пересвет. А высота столбиков у правого края вдобавок оказалась срезанной сверху, сообщая о том, что снимок будет ещё и пониженной контрастности…

Фотограф решил сделать ещё один снимок. Для того чтобы сместить гистограмму влево (в минус) ввёл
отрицательную экспокоррекцию на -1 (естественно глядя на показания экспонометра). Второй снимок, оказался недоэкспонированным и с потерей цвета и деталей в тенях. Это заметно по гистограмме, которая сместилась влево, причём часть её ушла за левую границу графика, говоря о потерях в зоне теней:

Итак, два кадра можно было удалить. Но теперь начинающий фотограф
знал, что нужно делать. Он немножко кpутнул колёcикo настройки экспокоррекции вправо и установил поправку экспозиции на -2/3. И… о, слава гистограмме! Получилось то, что задумал фотограф!!!

Cтoлбики гистограммы плавно приподнялись и … всё же столпились в правой части графика, но они не дошли до границ — это значит что потерь больше нет. Фотография практически
вписалась в динамический диапазон матрицы! Да, слева маленький cтoлбик упёрся в левый край графика, да и сверху незначительная подрезка всё же осталась… Но ведь в жизни редко бывает всё, как в учебнике :о)

Эта история ВЫМЫШЛЕННАЯ, любые совпадения с реальными событиями являются случайным совпадением, КРОМЕ
гистограммы и правил коррекции экспозиции на основе данных гистограммы яркости :о)

Между прочим, во многих современных фотоаппаратах, гистограмму яркости можно оценить ещё до того, как вы сделаете снимок. При настройках экспозиции вы сразу можете увидеть как изменяется гистограмма при тех или иных экспозиционных параметрах.

Такой способ отображения гистограммы яркости называется отображением гистограммы в режиме реального времени. Он доступен не только в компактных фотоаппаратах, но и в зеркалках начального уровня — в режиме съёмке по ЖК-дисплею — LiveView («живой просмотр»)

Цвета

Область, в которой находится большинство значений яркости, называется «тональным диапазоном»

Тональный диапазон может радикально отличаться от изображения к изображению, и потому выработать ощущение того, как числа соотносятся с яркостями, зачастую критически важно, как до съёмки, так и по её результатам. Не существует «идеальной гистограммы», которой должны соответствовать все изображения; гистограммы должны соответствовать тональному диапазону сцены и замыслу фотографа

Вышеприведенный пример изображения имеет весьма широкий тональный диапазон, на котором проставлены маркеры для иллюстрации соотношения между уровнями яркостей и элементами изображения. Эта прибрежная сцена имеет очень немного полутонов, но она изобилует тенями и яркими зонами в нижнем левом и верхнем правом углах изображения, соответственно. Это отражается на гистограмме, которая содержит большое число пикселей как на левой, так и на правой границах.

Свет часто не настолько экстремален, как на приведенном примере. В условиях обычного и ровного освещения при правильно подобранной выдержке гистограмма обычно будет показывать максимум в центральной части, спадая в области теней и яркостей. За исключением прямого солнечного света, отражающегося от крыши и окон здания, сцена с лодкой достаточно равномерно освещена. Большинство камер не испытает никаких затруднений с передачей изображения, которое имеет гистограмму наподобие приведенной ниже..

Рейтинг
( Пока оценок нет )
Editor
Editor/ автор статьи

Давно интересуюсь темой. Мне нравится писать о том, в чём разбираюсь.

Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Область фото
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!:

Экспозиция и гистограмма

Использование гистограмм

Гистограмму используют для изображения только интервальных рядов.

Количественные соотношения некоторого показателя представлены в виде прямоугольников, площади которых пропорциональны. Чаще всего для удобства восприятия ширину прямоугольников берут одинаковую, при этом их высота определяет соотношения отображаемого параметра.

В статистике гистограмма — геометрическое изображение эмпирической функции плотности вероятности некоторой случайной величины, которое построено по выборке.

В фотографии гистограммой называют графическое представление распределения яр костей фотоснимка.

Гистограмма – это один из тех немногих способов графического представления данных, доступность и легкость восприятия которого не вызывает сомнения. Она прекрасно подходит для описания больших массивов данных, равнин как и для характеристики небольшого числового ряда.

Гистограмм называют двухмерный график, по горизонтальная ось который откладываются переменные или числовых интервалов, а по вертикальность – частота возникновения переменная (в заданном интервале). Чаще всего гистограмма составляют из прямоугольников с шириной, равной величине интервала и площадью, которая пропорциональна соответствующая частоте возникновения переменная. Другими сливами, площадь прямоугольнику соответствует количеству значения, попадающих в определенный интервал: чем большее значение, тем больше площадь – при равных значениях интервала, больший столбик будет соответствовать большему количеству значений

Мы коротко рассмотрели определение термина гистограмма, гистограмма в статистике, использование гистограмм. Оставляйте свои комментарии или дополнения к материалу.

Понимание цветовой гистограммы

Вы, наверное, заметили в приведенных выше примерах, что гистограмма не только отображает яркость в оттенках серого, но также показывает цвета. Да, можно пересветить или недосветить цвет! Случается, что есть какой-то цвет, который выходит очень ярким на фото, и иногда этот цвет может быть настолько насыщенным, что вы теряете в нем детали. Обычно это происходит с красными цветами, например.

Как бороться с этим? Самый простой способ, это слегка обесцветить именно этот цвет при пост-обработке, чтобы вернуть часть деталей в лепестках цветка. Гистограмма выше показывает увеличение красных тонов в зоне светлых тонов.

Как понимать гистограмму яркости

Гистограмма яркости — простейший график, который показывает какое количество точек определённой яркости уместилось на вашей фотографии.

Если рассмотреть этот график (смотрите иллюстрацию) как последовательность cтoлбикoв, то можно описать гистограмму следующим образом: все cтолбики, из которых
состоит гистограмма, располагаются на определённом расстоянии от левой границы графика. Чем более ярким точкам соответствует cтoлбик, тем правее он расположен. Левая граница соответствует нулевой яркости. Всё что левее этой границы будет изображено на фотографии чёрным цветом и никакой Photoshop или Lightroom уже не «вытянет» из неё ни единого процента цвета. Правая граница
соответствует максимальной яркости, т.е. всё что будет правее не уместится в график и будет белым на вашей фотографии.

Cтoлбики в промежутках между правой и левой границей как раз и создают вашу фотографию. Каждый cтoлбик состоит из множества точек одинаковой яркости. Таким образом, чем выше cтoлбик на гистограмме, тем больше точек соответствующей яркости уместиться на вашей фотографии.

В идеале, стoлбики должны плавно увеличивать свою высоту начиная от левой границы гистограммы до её середины, и так же плавно
уменьшаться от середины до правой границы. При такой гистограмме динамический диапазон и экспозиция соответствует снятой фотографии, при этом никаких потерь света и цвета не будет. Однако идеальный случай, на то и идеальный, чтобы в жизни практически не встречался :о) На практике фотографу часто приходится выбирать, какими cтoлбиками пожертвовать, а какие обязательно должны оказаться внутри границ гистограммы.

Чтобы лучше понять что откуда берётся на гистограмме яркости,сравните 2 рисунка ниже: на первом рисунке изображена фотография и её гистограмма так, как она отображается на дисплее фотокамеры, а на втором рисунке — фотография так, как её видит фотоаппарат и дана расшифровка гистограммы

Красными точками и стрелками указано расположение cтoлбиков гистограммы и пикселей на фотографии соответствующей друг другу яркости. Снимок специально обесцвечен, потому, что экспонометр любого фотоаппарат «видит» объекты именно так

Экспонометру не важно, синий или красный перед ним объект — для экспозиции важна яркость этого объекта

Вертикальные линии на гистограмме вы можете заметить и на своём фотоаппарате. Они помогают фотографу определиться с величиной коррекции
экспозиции и примерно соответствуют одной ступени.

Стрелка под графиком дорисована, чтобы вам, уважаемый начинающий фотограф, было более понятно, в какую сторону вводить экспокоррекции в случае, если гистограмма получится уж совсем странной. Для этих же целей справа и слева от стрелки стоит плюс и минус. Плюс — обозначает положительную экспокоррекцию, а минус —
соответственно отрицательную. Все эти подсказки размещены на фоне, цвет которого изменяется от чёрного до белого — это своего рода шкала яркостей, которая соответствует яркости cтолбикoв. Этих подсказок я пока ни на одной камере не видел :о), но запомнить их легко. Ну вот и вся гистограмма яркости, ) Осталось лишь добавить, что при нормальных условиях освещения (когда источник света находится сбоку и сзади фотографа) следует проверить гистограмму на отсутствие большого количества очень высоких cтoлбиков у левой и правой границ графика. Но это лучше рассмотреть на примере.

Что означают скачки по бокам

Скачки вверх по левому или правому краю указывают на «обрезку» этого тона и потерю деталей в этой области. Обрезанные области часто невозможно восстановить, но обычно рекомендуется выставлять так, чтобы график касался только правого края и сохранял детали выделения. Обычно легче восстановить некоторые детали в тенях и сохранить приличное изображение, чем пытаться создать детали в светлых тонах, которых нет в файле.

Однако в некоторых сценах невозможно сохранить гистограмму в приемлемом диапазоне. Например, если вы фотографируете сцену с резким контрастом, например: закат; яркий солнечный свет и глубокие тени; или внутри здания, где в кадр попадают светлые окна. Во всех этих случаях вы не сможете удержаться от обрезки ни черных, ни белых тонов.

График с высокой контрастностью

На этом графике показано изображение с экстремальной контрастностью, большим количеством черного, всплеском белого и небольшой просадкой посередине.

Это неправильно? Вы можете исправить это?

Нет, это не так. Вы не можете «исправить» это, но вам нужно принять решение, когда вы видите что-то вроде этого. Вы сдвигаете график влево и сохраняете детализацию светлых участков или сдвигаете его вправо, сохраняя детализацию теней?

Здесь нет правильного или неправильного, это то, как вы интерпретируете сцену перед вами. Если сомневаетесь, снимайте в обоих и решайте позже. График выше взят из изображения ниже, поэтому, как вы можете видеть, это вообще не неправильная экспозиция.

В этой сцене нет полутонов.

Вот еще один пример сцены, которая потенциально может выйти за пределы графика с обоих концов.

Обратите внимание, что световой люк наверху крыши переосветлен, а глубокие тени имеют мало деталей.
Обратите внимание, что на этом изображении детали были сохранены в обеих областях. Используя передовые методы, такие как слияние/смешивание изображений, HDR и обработка в Lightroom (или PS), вы можете сжимать диапазон контрастности сцены, чтобы он соответствовал гистограмме и, следовательно, имел детали во всех областях

Используя передовые методы, такие как слияние/смешивание изображений, HDR и обработка в Lightroom (или PS), вы можете сжимать диапазон контрастности сцены, чтобы он соответствовал гистограмме и, следовательно, имел детали во всех областях.

На изображении выше я использовал 4 изображения в брекетах (снятых через 2 стопа друг от друга) и использовал HDR, чтобы снизить динамический диапазон сцены в пределах диапазона печати.

Баланс белого.

При обучении фотографии я всегда советую меньше обращать внимание на технические аспекты, а больше уделять время художественной составляющей. Что толку от технически идеального кадра, снятого в HDR, если он никому не интересен? Вот примерно так обстоит дело и с балансом белого, не буду приводить множество примеров, зачитывать огромные определения и технические особенности

Самое главное, что вы должны знать – любой источник света имеет свою цветовою характеристику. Вспомните, как светит солнце: днем свет белый, а на закате желтый — это и есть цветовая характеристика или цветовая температура. Чем ниже значение цветовой температуры, тем желтее свет или, как говорят, — теплее. Высоким значениям соответствует голубой или холодный оттенок. Ваша задача — установить на фотоаппарате такое значение цветовой температуры, чтобы оно совпадало с цветовой температурой света вокруг вас в момент съемки. Например, если вы фотографируете днем на улице, то на камере должна стоять установка дневной свет, иначе ваша фотография будет желтой или синей. Это и называется установить правильный баланс белого – белый цвет, видимый глазами, и на фотографии должен восприниматься белым.

При съемке в Raw формате параметры возможно изменить уже после сьемки дома на компьютере, даже если вы сильно ошиблись. Поэтому на первое время советую снимать в Raw формате в режиме автоматической настройки баланса белого, тем более, что камеры сейчас уже достаточно умные.

Например, откроем знакомую нам фотографию пальмы с Мальдивских островов.

Как видите, автоматика камеры определила цветовою температуру 5300 К (цветовую температуру измеряют в Кельвинах). Результат неплохой, но фотография «желтит» – это значит, что есть небольшой промах. Исправим это, воспользовавшись встроенным инструментом для коррекции баланса белого. Начинаем сдвигать ползунок «Температура» (Temperature) в сторону более холодных тонов.

Теперь температура изменилась, и фотография стала более холодной. Поэкспериментируйте с настройками, подвигайте ползунок температуры цвета на своих фотографиях. Воспользуйтесь пипеткой для установки более точного баланса белого.

В качестве примера посмотрите на итоговый вариант обработки фотографии в Camera Raw:

Еще одна удобная вещь в вашей камере — «мигалки»

Чтобы помочь вам определить, насколько далеко нужно зайти в направлении повышения яркости изображения, большинство зеркальных фотоаппаратов имеют настройку, называемую «предупреждение о засветке». При предварительном просмотре изображений на экране камеры любые передержанные участки будут «мигать».

Обратите внимание на мигающие области, это означает, что светлые участки обрезаются везде, где они мигают. Чтобы сделать это на Nikon, просмотрите изображение и нажимайте кнопки «Вверх» или «Вниз» (рядом с кнопкой «ОК»), пока не увидите, что выделенные участки мигают или обводятся контуром

Это «highlight mode». Если вы выберете этот параметр, камера запомнит ваши настройки для следующего изображения, которое вы просматриваете. Возможно, вам сначала потребуется активировать эту функцию «highlight warnings» в меню настроек

Чтобы сделать это на Nikon, просмотрите изображение и нажимайте кнопки «Вверх» или «Вниз» (рядом с кнопкой «ОК»), пока не увидите, что выделенные участки мигают или обводятся контуром. Это «highlight mode». Если вы выберете этот параметр, камера запомнит ваши настройки для следующего изображения, которое вы просматриваете. Возможно, вам сначала потребуется активировать эту функцию «highlight warnings» в меню настроек.

Чтобы сделать это с помощью Canon, нажмите кнопку “Display” или “Info” (в зависимости от вашей модели), пока они не появятся на экране при предварительном просмотре изображений. Вам также может потребоваться включить эту функцию в настройках меню. Обратитесь к руководству по эксплуатации камеры, если не знаете, где его найти.

Гистограмма (Histogram)

В процессе обработки фотографий вам часто придется сталкиваться с понятием «Гистограмма» (Histogram). На самом деле гистограмма – это график. Если вы делаете все правильно и снимаете фотографии в формате RAW, то с гистограммой вы столкнётесь уже в Camera RAW до загрузки основной программы. Область с цветными графиками в верхнем правом углу — и есть гистограмма. Разными цветами обозначены каналы Red, Green, Blue и суммарное распределение яркости.

Подвигайте ползунок «Экспозиции» (Exposure), чтобы понаблюдать, как меняется освещенность снимка и значения на графике.

Чтобы понять смысл такого отображения, начнем с более простых примеров. Создайте новый файл c разрешением 600×600 пикселей белого цвета. Откройте панель «Гистограмма» (Histogram), переведите ее в режим «Отображать все каналы» (All Channels view) и «Показывать каналы в цвете» (Show Channels in Color). В выпадающем списке поставьте «Освещенность» (Luminosity).

Теперь ваши настройки должны выглядеть как на картинке:

Как вы знаете, цвета в пространстве RGB задаются тремя параметрами: значениями в канале Красный (Red), Зеленый (Green) и Голубой (Blue). Это мы видим на картинке. Самая правая белая полоса гистограммы «Освещенность» (Luminosity) соответствует области чистого белого цвета, на графиках каналов RGB все сдвинуто максимально вправо.

Создайте новый слой и закрасьте его полностью черным цветом.

Полосы сместятся влево, показывая область абсолютно черного цвета.

Как вы уже догадались, информация о вашей фотографии будет содержаться между двумя этими точками. Теперь выберем цвет посложнее и закрасим новый слой

Обратите внимание, как каналы RGB создают выбранный нами цвет. Значения на графике показывают числа по каналам R:196, G:146, B:247

График «Освещенность» (Luminosity) показывает полосу ближе к правой стороне графика, значит, цвет яркий и ближе к белому.

Покрасим область в более темный цвет:

Все сдвинулось ближе к левой стороне, и цвет потускнел. В целом, знание цветообразования не сильно влияет на умение сделать красивую фотографию, но понимать это нужно. Стоит отметить, что бывают и другие цветовые пространства: CMYK, LAB.

Теперь откроем необработанную фотографию в Adobe Photoshop и посмотрим, как выглядит ее гистограмма. Сделайте панель «Гистограмма» (Histogram) более компактной — графики каналов нам больше не понадобятся. Переключите режим обратно на «Освещенность» (Luminosity), если он изменился на «Цвет» (Color). При правильно снятом кадре динамический диапазон будет большой, или, как говорят фотографы, – широкий:

Посмотрите на примеры «неправильных» снимков. Как вы уже заметили при использовании Camera RAW, если кадр снят с ошибкой, то это будет хорошо заметно на распределении яркости в гистограмме. Фотография слева слишком темная, а справа — светлая. Гистограмма темной фотографии смещена в левую сторону (в область теней), а светлой — в правую сторону (в область яркого света).

Обратите внимание на пересвеченную фотографию справа. Ее гистограмма имеет резкую границу — это означает, что полутона, оставшиеся за пределами графика, пропали, и часть изображения на снимке стала абсолютно белого цвета, потеряв детали

При обработке фотографий в Camera RAW есть удобная настройка, позволяющая отслеживать потерю деталей

Обратите внимание на две стрелочки сверху гистограммы. Они включают режим «предупреждение потери деталей в ярком свете» (highlight clipping warning) и «предупреждение потери деталей в тенях» (shadow clipping warning)

Теперь, если сильно высветлить изображение, сверху картинки появятся области, показывающие, где на фотографии пропадают детали.

Посмотрим на гистограммы обработанных фотографий — они тоже имеют широкий диапазон. Скажу честно: я увидел эти графики, когда начал писать статью, и очень удивился их академичности. В обработке фотографий моим методом «Выборочного выравнивания освещенности» я практически не смотрю на гистограммы, т.к. научился понимать без графиков, где подсветить, а где притушить яркость или контраст.

Типы гистограмм Excel

Существует 3 типа гистограмм:

  1. С группировкой. Это сравнение данных с использованием вертикальных прямоугольников. Имеет применение тогда, когда порядок не важен или нужно показать количество элементов.
  2. С накоплением. Это отображение общей суммы вклада каждого значения с помощью вертикальных прямоугольников. Применяется для выделения общей суммы по ряду в одной категории.
  3. Нормированная гистограмма с накоплением. Это отображение процентного вклада каждого значения в общую сумму по каждой категории с помощью вертикальных прямоугольников. Применяется для выделения относительной величины каждого ряда данных.

В свою очередь, гистограмма в Excel делится на разновидности:

  1. Объемная. Это сравнение значений по категориям и рядам на трех осях. Применяется, когда категории и ряды одинаково важны.
  2. Цилиндрическая
  3. Коническая.
  4. Пирамидальная.

Когда следует применять гистограмму?

Конечно же, этим вопросом задаются все, когда читают подобного рода статьи. Вообще, существует три основных случая, когда фотографы обращаются к графику яркости:

  • Ночная;
  • Предметная;
  • Студийная съёмка.

Ночью, как правило, очень сложно определить, насколько яркой и контрастной получилась фотография, особенно на экране фотокамеры. При работе в предметной съёмке камера может словить нежелательный блик, что повлечёт за собой потерю информации по свету. Особенно полезна гистограмма здесь при съёмке на белом фоне: она может показать, что является или не является бликом.

Если же говорить о студийной съёмке, то здесь на шкалу яркости смотрят для выбора наиболее оптимального уровня освещения. Особенно актуален такой приём при условии отсутствия экспонометра. Не всегда же хочется работать наугад, верно?

Конечно же, случаев применения может быть сильно больше, но эти три встречаются максимально часто. Некоторые фотографы используют гистограмму во время работы в пейзажной съёмке, другие же практикуют просмотр графика во время портрета. Каждый должен решать сам, когда нужно посмотреть немного точнее, чем это сделал бы новичок.

Гистограмма яркости и начинающий фотограф

При съёмке в режимах творческой зоне опытный фотограф после каждого снимка смотрит на график
распределения яркостей — гистограмму яркости фотографии. Начинающему же фотографу не совсем
понятно, для чего это следует делать… Ведь современные цифровые фотоаппараты дают довольно полное представление о том, какой получилась фотография? Не совсем так. Дело в том, что на ЖК-дисплее фотоаппарата вы можете проверить удачность композиции и оценить резкость картинки.

Однако яркость фотоснимка на дисплее фотоаппарат зависит от нескольких параметров: как минимум от окружающего освещения и настройки яркости самого ЖК-дисплея. Поэтому, если вы не пользуетесь гистограммой яркости во время съемок, вероятность получения неверной экспозиции возрастает в несколько раз. Но узнаете вы об этом, уже придя домой и просмотрев снимки на мониторе компьютера или, что ещё хуже уже после печати.

Ну, вот, опять, графики, цифры..

Почему так всё сложно? На самом деле, если вы один раз разберётесь, из каких элементов состоит гистограмма и поймёте на что следует обращать внимание, вы всегда будете готовы поправить автоматику
вашего фотоаппарата и не расстраиваться из-за упущенных кадров

Использование гистограммы

В то время, когда я только начал заниматься фотографией, были пленочные фотоаппараты, и единственным способом проверить верно ли была выставлена экспозиция – это посмотреть на негатив пленки или уже на проявленный снимок. Определять экспозицию нужно было крайне точно, изменение экспозиции в 1/3 ступени приводило к разительным различиям изображений.

Когда я снимал на пленку, у меня был выбор между фотопленкой Kodachrome, проявка которой в среднем занимала чуть больше недели и E6, на которую уходило три, четыре дня. В любом случае приходилось ждать довольно долго, чтобы таки узнать правильно ли была определена экспозиция или нет.

Сегодня все что нужно, чтобы установить экспозицию верно – это взглянуть на гистограмму.

Прочтите руководство пользователя к вашему фотоаппарату и выясните, как вывести на экран гистограмму при просмотре изображений. Если в вашей камере можно отображать гистограмму яркости и гистограмму цвета, то выбирайте первую.

Гистограмма яркости покажет вам две очень важные вещи:

  1. Является ли фотография недоэкспонированной или переэкспонированной.
  2. Сколько светлых, темных и средних тонов на фотографии.

Гистограмма яркости представляет собой столбчатый график с 256 столбцами, расположенными вплотную друг к другу. Нижняя ось показывает диапазон из 256 тонов от чисто черного (левая граница) до чисто белого (правая граница). Ось слева показывает число пикселей, отвечающих за  эти тона. Чем выше на гистограмме столбец, тем больше пикселей данного тона содержит изображение.

Изображение сверху показывает, как разные части гистограммы взаимодействуют с изображением. Я специально сделал фотографию чёрно-белой, потому что именно так видит картинку экспонометр фотоаппарата. Для экспозиции важна яркость, а не цвет.

У каждой фотографии есть гистограмма. В идеале, гистограмма должна вписаться в диапазон графика. Она должна брать свое начало у основания нижней оси, но не должна выезжать за боковые границы.

Я намеренно переэкспонировал эту фотографию, чтобы показать, как это отразится на гистограмме. В правой части графика столбцы получились обрезанными, что как раз и свидетельствует о переэкспозиции. Соответственно экспозицию следует уменьшить.

Здесь гистограмма показывает область, которая была переэкспонирована. Изображение явно пересвечено, так как столбцы в правой части графика не вписались в его диапазон. Возможно, мне удастся вытянуть какие-то детали в этой засвеченной области в результате пост-обработки, если фотография была сделана в формате Raw, но лучше изначально выставлять экспозицию правильно.

На этом графике мы видим, что изображение было недоэкспонировано. Гистограмма выехала за левую границу графика, указывая на то, что фотография была недоэкспонирована, результатом является потеря деталей в теневой зоне. Соответственно экспозицию следует увеличить.

Давайте посмотрим на гистограммы к фотографиям белого цветка, которые я показывал вам ранее:

На своей камере для этого снимка я установил режим оценочного замера экспозиции, самый широко используемый режим. Но тем не менее фотография вышла недоэкспонированной. Это подтверждает гистограмма, сместившаяся в левую сторону и оставив большой промежуток между столбцами гистограммы и правой границей.

Для этой фотографии я воспользовался экспокоррекцией, чтобы увеличить экспозицию на две ступени. Гистограмма сдвинулась вправо и почти соприкасается с правой границей, значит, экспозиция выставлена правильно. 

О чем нам говорит гистограмма к этому изображению? Вы наверно решите, что фотография была недоэкспонирована, глядя на высокие столбцы в левой части графика, но это не так, с экспозицией здесь все в порядке. На самой фотографии много темных тонов в области гор, неба, а пики гистограммы лишь это подтверждают.

Учимся на практике

Главное правило, которое поможет понять, что значит гистограмма в фотоаппарате, – больше практиковаться, фотографировать с разными экспозамерами, при различном освещении и постоянно анализировать получившиеся снимки.

Сделайте несколько одинаковых фотографий – одну с экспозицией в +1, другую в +0,3, третью в -0,7. Посмотрите, чем отличаются их экспозиции. Попробуйте перейти на другой режим съемки. Как на этот раз изменился график?

Проверьте эти же снимки при помощи графических редакторов, посмотрите, чем они отличаются от фотоаппарата. Только практика может вам лучше разобраться с пониманием и необходимостью применения гистограммы.

Инвертирование яркости

Известным частным случаем стандартной обработки изображений является
$\textit{инвертирование яркости}$, определяемое зависимостью вида
$$
{\rm LUT} = 255 — i.
$$
В результате инвертирования изображения получается его $\it{негатив}$. При этом темные
области становятся светлыми, и наоборот.

Другое широко используемое преобразование — степенной закон вида
$$
{\rm LUT} = r(i)^{\gamma },
$$
где $r$ — коэффициент контраста, а $\gamma $ — степень преобразования.
Такие преобразования известны в области аналогового телевидения как
процедура $\it{гамма-коррекции}$. Легко увидеть, что изменяя параметр $\gamma $, мы можем получать
LUT различного типа. При
$\gamma =1$ преобразование будет линейным, при $\gamma < 1$
предпочтение будет отдаваться более светлым цветам (на них придется большая
часть диапазона), при $\gamma > 1$ предпочтение будет отдаваться более
темным цветам. Такие преобразования часто используются для «выравнивания»
яркости изображений, получаемых на электронно-лучевых трубках (ЭЛТ).

Рассмотрим теперь простейший способ $\it{адаптивной}$ (то есть не наперед заданной, а
зависящей от данного конкретного изображения) гистограммной обработки.
Начнем с линейной адаптивной процедуры, называемой $\it{яркостной нормализацией}$ изображения и
описываемой следующей математической зависимостью:
$$
{\rm LUT} = 255 \cdot \frac {i — {I_{\min}}} {I_{\max} — I_{\min}}.
$$
$I_{\min} = \min\limits_{x,y} \textrm{Im} $, $I_{\max} = \max\limits_{x, y} \textrm{Im} $.
Значения $I_{\min}$ и $I_{\max}$ определяются как минимальный и максимальный номера ненулевых ячеек гистограммы Hist(Im).
Данное преобразование равномерно «растягивает» диапазон яркостей
, присутствующих на исходном изображении Im,
на максимально возможный диапазон $$. Это способствует максимально
возможному улучшению контраста изображения без потери каких-либо различий
элементов яркости исходного изображения.

Другой популярной процедурой адаптивной гистограммной обработки изображения
является $\it{эквализация}$ изображения. Эквализация также отображает реальный яркостный
диапазон данного изображения (от минимального до максимального значения
интенсивности) на диапазон . При этом обеспечивается
«выравнивание» числа пикселов изображения, имеющих различные значения
яркости. Математическая форма данного преобразования имеет вид
$$
{\rm LUT} = 255 \cdot \frac{\sum\limits_{j=1}^i \textrm{Hist}} {\sum\limits_{j=1}^{255} \textrm{Hist}},
$$
В тех случаях, когда в диапазоне более или менее равномерно
присутствуют все градации, визуальный эффект от эквализации
трудно отличить от эффекта нормализации. Однако в случае, когда значительная часть
градаций яркости отсутствует, эквализация позволяет более равномерно
использовать диапазон $$ для более контрастного отображения
присутствующих на изображении градаций. Визуально это выглядит как
«проявление» большего количества ранее не заметных на изображении деталей и
контуров.

В заключение этого краткого введения в гистограммную обработку и анализ
изображений необходимо отметить, что наиболее общей смысловой единицей
анализа гистограммы является $\it{мода}$. Это понятие, позаимствованное из
математической статистики, означает максимум (или «горб») графика
гистограммы. Если гистограмма имеет одну моду, такая гистограмма называется
$\it{унимодальной}$ и свидетельствует о яркостной однородности изображения. $\it{Бимодальная}$ гистограмма с
двумя явно наблюдающимися модами, разделенными заметной «впадиной», скорее
всего означает, что данное изображение содержит заметно отличающиеся друг от
друга «светлую» и «темную» области, часто называемые «фоном» и
«объектом» или «фоном» и «символом». Разделение этих областей порогом,
определяемым по гистограмме, называется $\it{адаптивной бинаризацией изображения}$. Наконец, если на гистограмме
наблюдается несколько мод, такая гистограмма называется $\it{мультимодальной}$, и ее анализ
осуществляется более сложными методами.

Использование

Гистограммы применяются в основном для визуализации данных на начальном этапе статистической обработки.

Построение гистограмм используется для получения эмпирической оценки плотности распределения случайной величины. Для построения гистограммы наблюдаемый диапазон изменения случайной величины разбивается на несколько интервалов и подсчитывается доля от всех измерений, попавшая в каждый из интервалов. Величина каждой доли, отнесенная к величине интервала, принимается в качестве оценки значения плотности распределения на соответствующем интервале.

Существенным для построения гистограммы является выбор оптимального разбиения, поскольку при увеличении интервалов снижается детализация оценки плотности распределения, а при уменьшении падает точность её значения. Для выбора оптимального количества интервалов n{\displaystyle n} часто применяется правило Стёрджеса

n=1+⌊log2⁡N⌋{\displaystyle n=1+\lfloor \log _{2}N\rfloor },

где N{\displaystyle N} — общее число наблюдений величины, log2{\displaystyle \log _{2}} — логарифм по основанию 2, ⌊x⌋{\displaystyle \lfloor x\rfloor } — обозначает целую часть числа x{\displaystyle x}.

Также часто встречается правило, оценивающее оптимальное количество интервалов как квадратный корень из общего числа измерений:

n=⌊N⌋{\displaystyle n=\lfloor {\sqrt {N}}\rfloor }

Приложения

Гистограмма — это основной инструмент обработки изображений , он используется в большом количестве приложений и методов.

Улучшение изображения

Выравнивания гистограммы , будь то глобальные или локально применен, является широко используемым инструментом для повышения контрастности , и тем самым повышение. Точно так же для улучшения можно использовать спецификацию гистограммы.

Также можно использовать статистику гистограммы ( среднее значение , дисперсию ) для увеличения интенсивности и контраста.

Сегментация в планах

Вариации расстояния между последовательными гистограммами на видео

Сегментация на плоскости заключается в обнаружении различных плоскостей видео. Для этого один из методов состоит в вычислении гистограммы для всех изображений видео и последующем изучении временных изменений расстояний между последовательными гистограммами. Малое расстояние является синонимом визуального сходства, а большое расстояние отражает сильное визуальное изменение. Затем изменения плоскостей обнаруживаются как пики этих временных изменений.

Гистограммы — это предпочтительный метод сегментации, который дает одни из самых надежных результатов при низкой сложности.

Распознавание объекта

Гистограмму можно использовать, чтобы легко обнаружить присутствие объекта, характеризуемого его определенным цветом.

Это обеспечивает более компактный обзор данных изображения, чем знание точного значения каждого пикселя. Цветовая гистограмма изображения неизменна в зависимости от перемещения или поворота оси обзора и постепенно изменяется в зависимости от угла обзора. Это делает цветовую гистограмму особенно интересным инструментом для распознавания объектов с неизвестным положением и поворотом относительно сцены.

Основным недостатком этой гистограммы является то, что полученное представление зависит только от цвета изучаемого объекта, поэтому нет способа отличить красную и белую чашку от другой белой чашки. И красной. Другими словами, алгоритм цветовой гистограммы не имеет общего представления о чашке, только ее количество цветов, поэтому его нельзя сравнивать с синей и белой чашкой, потому что полученная информация не будет одинаковой.

Фотография

Гистограмма — полезный инструмент для многих фотографов. В частности, это позволяет очень быстро определить, есть ли на фотографии заблокированные (полностью черные) или выжженные (чисто белые) области. Гистограмма позволяет объективно контролировать качество экспозиции. Однако это теоретический взгляд на вещи: для гистограммы, содержащей только очень ограниченное количество точек отображения, невозможно учесть значения всех пикселей фотографии, составляющих миллионы

Этот метод ненадежен для правильной экспозиции, потому что в цифровой фотографии, прежде всего, важно сохранить детали в светлых участках. Чтобы проверить наличие переэкспонированных областей изображения, единственный действительно эффективный способ в полевых условиях — это функция мигания по обрезанной области, доступная на большинстве зеркальных фотокамер и некоторых других моделях.

Важно учитывать, что гистограмму можно правильно анализировать независимо от используемого экрана и его настроек, тогда как чтение одного изображения будет несправедливым, если используемый экран не откалиброван должным образом. Гистограмма — это способ проверить определенную информацию сразу после съемки.

Общий вывод

Что касается гистограммы, присматриваться и обращать на нее внимание, просто необходимо. Она во многих случаях, просто убережет вас от дефектных фотографий, и поможет получить качественный результат

Но стоит помнить, что бывают ситуации, когда вы намеренно создаете особый эффект на фотографии, и при просмотре графика, он показывает либо снимок сильно темный, либо светлый. Поэтому, в таких случаях, на график можно не обращать внимание.

Ну как, надеюсь, я вас заинтриговал, что гистограмма очень полезная вещь, и понимание ее, намного улучшит ваши фотографии. А еще не мало важным является правильная постобработка. В статье я не раз упоминал про графические редакторы. Исходя из этого, не могу я вас оставить, без результата. И хочу вам посоветовать, очень простой, понятный и один из лучших видео курсов «Lightroom — незаменимый инструмент современного фотографа». Поверьте, та информация, которая находится в нем, в несколько раз улучшит качество ваших фотографий.

«Lightroom — незаменимый инструмент современного фотографа»

А еще вашему вниманию мои любимые курсы для новичков, которые очень себя зарекомендовали:

Цифровая зеркалка для новичка 2.0 — для приверженцев фотоаппарата NIKON.

Моя первая ЗЕРКАЛКА — для приверженцев фотоаппарата CANON.

Итак, это все важные советы, которыми я знаю сам и хотел поделиться с вами. Всем описанным выше я пользуюсь сам. Надеюсь, теперь вы тоже будете использовать полученные в этой статье знания. Советую рассказать о статье друзьям, наверняка, им будет интересна данная тема.

Также советую подписаться на мой блог, это позволит вам не пропустить новые интересные статьи о фотографии, а также предстоящие конкурсы. Спасибо за то, что читаете мой блог!

Всех вам благ, Тимур Мустаев.

Рейтинг
( Пока оценок нет )
Editor
Editor/ автор статьи

Давно интересуюсь темой. Мне нравится писать о том, в чём разбираюсь.

Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Область фото
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: