Photoshop直方圖

1、直方圖(Histogram)詳解 直方圖(Histogram)也叫柱狀圖，是一種統(tǒng)計(jì)報(bào) 告圖，由一系列高度不等的縱向條紋表示數(shù)據(jù)分布的情況。假設(shè)我們有一堆硬幣，如下圖所示，我們想知道一共有多少錢。我們當(dāng)然可以一枚一枚地?cái)?shù)，但這樣如果硬幣多了可能會(huì)搞亂，因此我們需要先把硬 幣分類，然后分別統(tǒng)計(jì)每種硬幣的數(shù)量。(ngJ1 5分2 1 角(.1。9)3 乃分第領(lǐng)那把統(tǒng)計(jì)的結(jié)果圖示出來(lái)，就成了直方圖。下圖的橫向數(shù)軸標(biāo)示出硬幣的面額(Kind ofCoins),縱向標(biāo)示出硬幣的數(shù)量 (Number of Coins)。5102 %5D idoKind Coin圖像的直方圖以灰度圖為例，假設(shè)我們的圖中一共

2、只有0,1,2,3,4,5,6,7這8種灰度，0代表黑色，7代表白色，其它數(shù)字代表 07之間不同深淺的灰度。統(tǒng)計(jì)的結(jié)果如下，橫軸標(biāo)示灰度級(jí)別(07),縱軸標(biāo)示每種灰度的數(shù)量。Photoshop(PS)中的顯示。直方圖統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)Photoshop CS提供了動(dòng)態(tài)的直方圖面板，CS之前的版本要通過(guò)圖象 直方圖來(lái)察看。通通I要度亶笄圉平的值；133徇標(biāo)推懈爰i 71施如胸值：144 胃浜：B色噴；1S1橫軸標(biāo)示亮度值(0255),縱軸標(biāo)示每種像素的數(shù)量。像素(Pixels) -圖像的大小，圖像的像素總數(shù)。5*3=15色階、數(shù)量、百分位這三項(xiàng)根據(jù)鼠標(biāo)指針的位置來(lái)顯示橫坐標(biāo)當(dāng)前位置的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)。色階(Lev

3、el)-鼠標(biāo)指針?biāo)谖恢玫牧炼戎?，亮度值范圍?255。181數(shù)量(Count)-鼠標(biāo)指針?biāo)谖恢玫南袼財(cái)?shù)量。4百分位(Percentile)-從最左邊到鼠標(biāo)指針位置的所有像素?cái)?shù)量啊像像素總數(shù)。(1+2+1+2+3+4)715 = 13/15 = 0.8667 = 86.67%當(dāng)鼠標(biāo)拖動(dòng)，選中直方圖的一段范圍時(shí)，色階、數(shù)量、百分位將顯示選中范圍的統(tǒng)計(jì) 數(shù)據(jù)。下面舉個(gè)簡(jiǎn)單的例子來(lái)說(shuō)明平均值、標(biāo)準(zhǔn)偏差、中間值。例如圖像A只有4個(gè)像素，亮度分別是 200、50、100、200。平均值(算術(shù)平均數(shù),Mean,Average)-圖像的平均亮度值，高于 128偏亮，低于128偏暗。平均值的算法是：圖像的亮

4、度總值羽像像素總數(shù)。平均值公式:公式中，(讀作X撥,X-bar)代表X的平均值，匯(讀作西格瑪，Sigma)代表總和，n代表 X的總數(shù)。圖像 A 的平均值 =(200+50+100+200)/4 = 550/4 = 137.5中間值(中值，中位數(shù),Median)-中間值是把圖像所有像素的亮度值通過(guò)從從小到大排列后，位置處在中間的數(shù)。(如果有偶數(shù)個(gè)像素，就有兩個(gè)位于中間的數(shù)，取前面的一個(gè))圖像A的中間值：亮度排序后50<=100<=200<=200 , 100和200是位于中間的，取前面的100作為中間值。標(biāo)準(zhǔn)偏差(標(biāo)準(zhǔn)差,Std Dev,Standard Deviation,

5、Sample Variance)-指圖像所有像素的亮度 值與平均值之間的偏離幅度。標(biāo)準(zhǔn)偏差越小，圖像的亮度變化就越小，反之亮度變化就越 大。標(biāo)準(zhǔn)偏差公式：5 T炭W.CM圖像A的標(biāo)準(zhǔn)偏差：(已知平均值=137.5)標(biāo)準(zhǔn)方差 SA2 = (200-137.5)A2+(50-137.5)A2+(100-137.5)A2+(200-137.5)A2)/(4-1)= (62.5A2+(-87.5)A2+(-37.5)A2+62.52)/3 = (3906.25+7656.25+1406.25+3906.25)/3 = 16875/3 = 5625標(biāo)準(zhǔn)偏差S = 5625開平方=75通道Photosho

6、p可以根據(jù)不同的通道來(lái)顯示直方圖，這些通道分別是RGB、紅、綠、藍(lán)、亮度和顏色，它們分別統(tǒng)計(jì)了不同的顏色數(shù)據(jù)。下面舉例來(lái)說(shuō)明這些通道代表的含義。例如圖像B只有3個(gè)像素，顏色值分別是RGB(0,10,20)、RGB(30,40,50)、RGB(60,70,80)。紅、綠、藍(lán) 通道-紅色通道只統(tǒng)計(jì)顏色的R值，對(duì)于圖像 B只統(tǒng)計(jì)0、30、60這三個(gè)數(shù)字，然后根據(jù)這三個(gè)數(shù)字繪出直方圖。綠色和藍(lán)色通道也用相同的方法處理。RGB通道-統(tǒng)計(jì)圖像的所有 RGB數(shù)據(jù)。對(duì)于圖像 B,要統(tǒng)計(jì)0、10、20、30、40、50、60、70、80 這 9 個(gè)數(shù)字。亮度通道-先用亮度公式Gray=0.3*R+0.59*G+

7、0.11*B 求出每個(gè)像素的亮度值，然后對(duì)這些亮度值進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。對(duì)于圖像B,第一個(gè)像素的亮度值為0.3*0+0.59*10+0.11*20=8.1 ,用同樣的方法求出另兩個(gè)像素的亮度值分別為38.1和68.1,然后四舍五入取整，對(duì) 8、38、68這三個(gè)數(shù)字進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。注有些軟件用Gray=(R+G+B)/3作為亮度公式進(jìn)彳T統(tǒng)計(jì)，例如GIMP。顏色通道-把紅、綠、藍(lán)和 RGB通道的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)繪制在同一幅圖中。高速緩存級(jí)別(Cache level)為什么要用緩存(Cache) ?我們?cè)谔幚硪恍┏蟮膱D片時(shí)，會(huì)因?yàn)橄袼財(cái)?shù)量過(guò)多而導(dǎo)致每一步操作都很慢，為了提高圖片的顯示與刷新速度，Photoshop利用圖

8、片的縮小版本來(lái)進(jìn)行計(jì)算并顯示。當(dāng)你載入一幅圖片時(shí)，Photoshop會(huì)自動(dòng)生成許多這幅圖片的縮小版本放在臨時(shí)文件中，這些縮小圖就是高速緩存，其中有縮小到 50%的、25%的、12.5%的等等。當(dāng)你把視圖縮小時(shí)，比如縮小到 25%, Photoshop就利用25%那張緩存小圖的計(jì)算結(jié)果來(lái)更新視圖。緩存小圖的不同縮小比例代表不同的緩存級(jí)別。緩存級(jí)別1為100%的原圖，級(jí)別2為50%的小圖，級(jí)別3為25%的小圖，以此類推。若要設(shè)定緩存級(jí)別，可以選擇菜單編輯>預(yù)置內(nèi)存與圖像高速緩存(Edit >Preferences > Memory and image cache)。Photosh

9、op CS2 的緩存級(jí)別默認(rèn)值為 6,適用于處 理高質(zhì)量的數(shù)碼相機(jī)照片。注Photoshop CS2之前的版本有一個(gè)使用直方圖高速緩存 ”(Use Cache for histogram)的選項(xiàng)，可以提高直方圖的繪制速度，但會(huì)降低精確度。建議不要勾選此項(xiàng)，否則當(dāng)你縮 小視圖時(shí)，Photoshop就會(huì)使用相應(yīng)的緩存小圖來(lái)生成直方圖。緩存級(jí)別的算法取上一級(jí)的四個(gè)相鄰像素的平均值來(lái)獲得一個(gè)像素，像素?cái)?shù)是它上一級(jí)的1/4。例如有張圖片的大小是8*8,緩存級(jí)別2的大小為4*4,級(jí)別3為2*2,級(jí)別4為 1*1。下圖是一張2*2像素的棋盤格圖片，緩存級(jí)別2的灰度值取原圖的平均值 (0+255+255+0)

10、/4=500/4=128。直方圖面板中的緩存級(jí)別當(dāng)圖片較大時(shí)，為了提高直方圖的刷新速度，Photoshop會(huì)自動(dòng)選擇適當(dāng)?shù)木彺婕?jí)別來(lái)生成直方圖?，F(xiàn)在來(lái)研究一下直方圖面板中的緩存級(jí)別。新建一個(gè)2*2像素的圖片，畫成棋盤格圖案，然后執(zhí)行編輯 定義圖案。新建一個(gè)1000*1000像素的圖片，灰度模式。使用編輯 填充命令和前面定義的圖案來(lái)填充這張圖片。這時(shí)看一下直方圖面板，會(huì)發(fā)現(xiàn)右上角多了一個(gè)警告圖標(biāo)。這是緩存級(jí)別2的圖片。通過(guò)直方圖我們可以看出緩存級(jí)別 2是張純灰色的圖片，灰度值 128,像素?cái)?shù)量250000, 正好是原圖的1/4。單擊那個(gè)警告圖標(biāo)，現(xiàn)在已經(jīng)更新為原圖的直方圖。像素?cái)?shù)量為1000*1

11、000=1000000，有0和255兩種灰度，平均值為 255/2=127.50。這些都是原圖的正確 數(shù)據(jù)，正是我們所期望的。對(duì)于一般的圖像，為了提高速度而使用緩存生成直方圖基本上是可行的，但要注意原圖相鄰像素的亮度變化越大，緩存小圖造成的誤差就越大。放大顯示A第七城市 ，WWW.TH援存級(jí)別;2直方圖的Y軸范圍前面我們已經(jīng)知道，Photoshop直方圖的X軸標(biāo)示亮度值，Y軸標(biāo)示每種像素的數(shù) 量。X軸的數(shù)值范圍是 0255,現(xiàn)在來(lái)討論一下 Y軸的范圍。以bracket.bmp的藍(lán)色通道為例，注意看下圖中所顯示的數(shù)據(jù)。這幅圖像的像素總數(shù)為192000當(dāng)鼠標(biāo)光標(biāo)移到直方圖最左邊（色階為0）時(shí)，顯示

12、出數(shù)量的最大值684,這個(gè)最大值應(yīng)該就是最長(zhǎng)的一條豎線。當(dāng)鼠標(biāo)向右移動(dòng)到色階2時(shí)，數(shù)量為526,但豎線仍是同樣長(zhǎng)度，這說(shuō)明色階0的豎線被Photoshop裁去了一部分。那么Photoshop是如何確定該裁去多少呢？我們可以給Y軸一個(gè)固定的范圍，例如 01120,這時(shí)的直方圖顯示如下?？梢钥?出，最大值684以上的部分都是空白，而圖形下部很纖細(xì)，看不清細(xì)節(jié)。我們也可以把Y軸的范圍縮小到0-135,這時(shí)圖形被縱向拉長(zhǎng)了，我們可以看出很多圖形下部的細(xì)節(jié)，但圖形的上部有太多 被裁掉了。比較常見(jiàn)的一種方法是把圖形縮短或拉長(zhǎng)到正好適合視圖的大小，此時(shí)范圍是0684(最大值)。大多數(shù)軟件都使用這種方法，Ph

13、otoshop在一般情況下也是這樣。上面的方法有一個(gè)最大的缺陷就是如果有幾條特別長(zhǎng)的豎線的話，其它的豎線會(huì)變得 很短而不利于我們觀察它們的細(xì)節(jié)，所以Photoshop會(huì)把這些長(zhǎng)豎線裁去一些。Photoshop確定Y軸范圍的原則是如果最大值超過(guò)像素總數(shù)的64分之一，那么就用像素總數(shù)*4作為Y軸范圍的上限，否則以最大值作為上限。bracket.bmp的像素總數(shù)為 19200, 19200/64=300 ,因?yàn)樽畲笾?684>300,所以丫軸的 范圍是0300。直方圖的算法看到論壇上有人認(rèn)為計(jì)算直方圖開銷最大的是標(biāo)準(zhǔn)偏差，還有人認(rèn)為有必要取消標(biāo)準(zhǔn) 偏差的顯示項(xiàng)以提高速度。其實(shí)標(biāo)準(zhǔn)偏差的計(jì)算量并

14、不大，就看你怎么去計(jì)算了。前面講 過(guò)的一些算法的確會(huì)讓人誤以為計(jì)算這些數(shù)據(jù)時(shí)要對(duì)每個(gè)像素都進(jìn)行加減乘除乘方等運(yùn) 算，所以我覺(jué)得有必要討論一下直方圖的具體計(jì)算過(guò)程。要繪制直方圖，首先要建立一個(gè)儲(chǔ)存每種灰度數(shù)量的數(shù)據(jù)表(GrayTable), GrayTable是一個(gè)大小為256的數(shù)組。然后要對(duì)圖像的每一個(gè)像素進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，把每種灰度的像素?cái)?shù)量 記錄到GrayTable中。這一步是必須的，不能偷工減料，這部分的計(jì)算量與像素的數(shù)量成 正比，因此圖像越大，計(jì)算的速度就越慢。要想提高速度，唯一的方法就是使用緩存中的 小圖進(jìn)行計(jì)算，但這樣會(huì)降低精確度，不過(guò)對(duì)于實(shí)時(shí)更新的動(dòng)態(tài)直方圖來(lái)說(shuō)，這么做還是 很有必要的。

15、GrayTableGrayTable數(shù)據(jù)表GrayTable準(zhǔn)備好了已后，平均值、中間值和標(biāo)準(zhǔn)偏差都可以利用 里的數(shù)據(jù)來(lái)計(jì)算，也就是說(shuō)沒(méi)必要再對(duì)每個(gè)像素進(jìn)行計(jì)算了。無(wú)論圖像有多大， 里都只存放256個(gè)數(shù)字，所以計(jì)算起來(lái)相當(dāng)快。舉例來(lái)說(shuō)，例如Gray平均值=(0*3 + 1*2 + 2*1 + 3*5 + 0 + 255*1) / (3+2+1+5+0+1) = 274/12 = 22.8看到了吧，用乘法就行了，灰度值區(qū)數(shù)量再相加。標(biāo)準(zhǔn)偏差也是用類似的方法計(jì)算。GrayTable的灰度值是從小到大排列的，所以計(jì)算中間值也很方便。對(duì)于動(dòng)態(tài)直方圖來(lái)說(shuō)，也可以利用 GrayTable來(lái)優(yōu)化。有些時(shí)候，

16、我們沒(méi)有必要重新 統(tǒng)計(jì)整幅圖像的像素來(lái)更新直方圖，只要把先前直方圖的GrayTable里的數(shù)據(jù)調(diào)換一下位置就行了，這種方法僅限于單幅圖像單像素的處理(點(diǎn)運(yùn)算)。例如做反色運(yùn)算后，新的直方圖其實(shí)就是把原來(lái)的直方圖左右翻轉(zhuǎn)了一下。這樣無(wú)論圖像有多大，都可以做到精確的實(shí)時(shí)更新。平均值：12T14電看近他夏：67J5看盤:年的值 131西葉也i彈聲1 向中 商定惶帝苧口通！ 12盛色窿！工包及；Photoshop圖像菜單的功能幾乎都可以使用這種優(yōu)化，但Photoshop目前還沒(méi)做到這一點(diǎn)，估計(jì)是怕麻煩吧。一些高畫質(zhì)數(shù)碼照片處理軟件可以考慮把這個(gè)功能加進(jìn)去。上文書轉(zhuǎn)載自：灰鹿色彩筆記感謝灰鹿同志超一流的教案水準(zhǔn)！ 下文書寥寥數(shù)字，卻更堪稱經(jīng)典。直方圖”里的色階為什么只有 225級(jí)？而不是255相關(guān)引用關(guān)于直方圖的顯示 225的錯(cuò)誤修改方法：如果發(fā)現(xiàn)了有顯示錯(cuò)誤的現(xiàn)象，先關(guān)閉 Photoshop,用記事本打開 Photoshop安裝目錄 下Required子目錄中的tw10428.dat文件。在打開的 tw10428.dat 中查找"$/HistogramP