二十五、二维直方图

项目功能实现：对一张彩色图像进行二维直方图绘制
二维直方图通常在HSV色域空间进行处理
按照之前的博文结构来，这里就不在赘述了

一、头文件

histogram_2d.h

#pragma once

#include<opencv2/opencv.hpp>

using namespace cv;

class HISTOGRAM2D {
public:
	void histogram_2d(Mat& image);
};

#pragma once

二、函数实现

histogram_2d.cpp

Mat hsv, hs_hist;
hsv用于存储转到HSV色域空间的对象信息
hs_hist用于存储直方图数据信息

cvtColor(image, hsv, COLOR_BGR2HSV);
二维直方图通常都转到HSV色域空间中进行处理，其中S：0-255，H：0-180

int hbins = 30, sbins = 32;
H范围0-180，分为30个间隔
S范围0-255，分为32个间隔

bin相当于直方图中的一个柱体

calcHist(&hsv, 1, hs_channels, Mat(), hs_hist, 2, hist_bins, hs_ranges, true, false);
参数一：要处理图片的指针，这里传入的是转到HSV色域空间的hsv对象
参数二：输入图像的个数，这里只处理一张图片，故为1
参数三：需要统计直方图的第几个通道，
参数四：掩模，mask必须是一个8位（CV_8U）的数组并且和images的数组大小相同，这里Mat()表示对图片本身进行处理即可
参数五：直方图计算的结果，通过hs_hist接收
参数六：输出直方图的维度，这里是二维
参数七：直方图中每个dims维度需要分成多少个区间
参数八：统计像素值的区间，0-255
参数九：是否对得到的直方图数组进行归一化处理
参数十：多个图像时，是否累积计算像素值的个数

Mat hist2d_image = Mat::zeros(sbins * scale, hbins * scale, CV_8UC3);
创建画布对象hist2d_image

rectangle(hist2d_image, Point(h * scale, s * scale), Point((h + 1) * scale - 1, (s + 1) * scale - 1), Scalar::all(intensity), -1);
根据参数信息绘制矩形即可，也就是bin，一个个柱体

applyColorMap(hist2d_image,hist2d_image,COLORMAP_JET);
二维的直方图是灰度的，可以转换成自定义彩色图片进行显示
详细可参考博文：九、OpenCV自带colormap

#include"histogram_2d.h"
#include<iostream>
#include<opencv2/opencv.hpp>

void HISTOGRAM2D::histogram_2d(Mat& image) {
	//2D直方图
	Mat hsv, hs_hist;
	cvtColor(image, hsv, COLOR_BGR2HSV);//先转换到HSV色域空间、S：0-255，H：0-180
	int hbins = 30, sbins = 32;//0-180分为30个间隔、0-255分为32个间隔
	int hist_bins[] = { hbins,sbins };
	float h_range[] = { 0,180 };
	float s_range[] = { 0,256 };
	const float* hs_ranges[] = { h_range,s_range };
	int hs_channels[] = { 0,1 };
	calcHist(&hsv, 1, hs_channels, Mat(), hs_hist, 2, hist_bins, hs_ranges, true, false);

	double maxVal = 0;//存储二维直方图中最大值
	minMaxLoc(hs_hist, 0, &maxVal, 0, 0);//归一化
	int scale = 10;
	Mat hist2d_image = Mat::zeros(sbins * scale, hbins * scale, CV_8UC3);//创建画布
	for (int h = 0; h < hbins; h++) {
		for (int s = 0; s < sbins; s++) {
			float binVal = hs_hist.at<float>(h, s);
			int intensity = cvRound(binVal * 255 / maxVal);
			rectangle(hist2d_image, Point(h * scale, s * scale), Point((h + 1) * scale - 1, (s + 1) * scale - 1), Scalar::all(intensity), -1);
		}
	}
	applyColorMap(hist2d_image,hist2d_image,COLORMAP_JET);
	imshow("hist2d_image",hist2d_image);
}

三、主函数

yy_main.cpp

#include <opencv2/opencv.hpp>
#include <iostream>
#include "histogram_2d.h"

using namespace cv;
using namespace std;

int main(int argc, char** argv) {
	Mat src = cv::imread("E:/C++_workspace/beyond.jpg", IMREAD_COLOR);

	if (src.empty()) {
		printf("load image is false...\n");
		return -1;
	}

	namedWindow("yanyu", WINDOW_FREERATIO);
	imshow("yanyu", src);

	HISTOGRAM2D yy;
	yy.histogram_2d(src);

	waitKey(0);
	destroyAllWindows();

	return 0;
}