统计图像处理中直方图的解释

信息处理 图像处理 高斯 统计数据 随机过程
2022-01-31 13:24:04

我正在自学统计图像处理。在论文和书籍中,它总是显示原始图像和梯度的直方图,如下图所示。图像的直方图变化很大,而图像梯度的直方图显示出一些相似性。它是否假设图像中的每个像素都服从图像直方图的相同概率分布?任何图像梯度的直方图是否服从相同的概率分布?

在此处输入图像描述

在 Javier Portilla、Vasily Strela、Martin J. Wainwright 和 Eero P. Simoncelli 的论文Image Denoising Using Scale Mixtures of Gaussians in the Wavelet Domain 中,有一段

当代图像统计模型植根于 1950 年代的电视工程(参见 [4] 进行回顾),它依赖于自协方差函数的表征,以实现最佳信号表示和传输。这项工作以及此后的几乎所有工作都假设图像统计在空间上是均匀的(即严格意义上的平稳)。图像建模中的另一个常见假设是,当适当归一化时,统计数据对于空间尺度的变化是不变的。平移和尺度不变性假设,再加上高斯假设,提供了贯穿工程文献的基线模型:图像是高斯随机场的样本,方差在频域中下降。在去噪的情况下,

图像统计在空间上是同质的这是什么意思?图像统计是否意味着直方图?

高斯假设什么是高斯?

图像是高斯随机场的样本如果将一张图像视为随机场,可以使用直方图吗?每个像素服从相同概率分布的假设将不成立。

2个回答

它是否假设图像中的每个像素都服从图像直方图的相同概率分布?

不同场景的图像肯定不会服从像素值的相同概率分布。

直方图是人们用来进行降维的一种方式:从 2D 图像转移到 1D 信号。

任何图像梯度的直方图是否服从相同的概率分布?

您在图像渐变中看到的是图像中的“差异”。因为图像本质上通常是低通的,这意味着你要挑选出它们变化的地方。这种变化将(至少)有两个组成部分:被成像的场景如何变化以及传感器捕获图像如何扰乱“真实”像素值。

对于拍摄图像的同一台相机,第二个组件在所有图像中应该非常相似。

图像统计在空间上是同质的 这是什么意思?图像统计是否意味着直方图?

意味着无论您查看图像的哪个位置,图像统计信息都非常相似。统计显示的一种方式是在直方图中,是的。

高斯假设什么是高斯?

高斯意味着噪声(图像中的随机波动)遵循正态或高斯分布。

图像是高斯随机场的样本如果将一张图像视为随机场,可以使用直方图吗?每个像素服从相同概率分布的假设将不成立。

如果图像不是随机的,那么它们将遵循一些明确定义的确定性规则。

当然,可以使用直方图。

图像的直方图可以有很大的不同。然而,当检查特征时,通常使用不同尺度的导数过滤器,或形态分解,或独立成分分析。

组件的结果系数的传统和启发式模型是广义高斯-拉普拉斯分布或 GGD 的模型:

Cα,βexp|pα|β

它们很好地解释了您在右侧观察到的直方图。例如,您可以阅读:Aapo Hyvarinen、Jarmo Hurri、Patrik O. Hoyer:自然图像统计、早期计算视觉的概率方法