clahe — 2D gray op

• 資料種類:image → image

• 呼叫:fullseye.apply(img, "clahe", a=0.5, b=0.5)(2-D 的模型是一張圖 + 兩個純量旋鈕 a,b∈[0,1])

clahe: input → output

*圖為在 128×128 合成輸入上實際執行的輸出。左為輸入,右為輸出。點雲以俯視散點顯示(亮度 = z),一維序列為折線,體資料為沿 z 的最大值投影,影片為中間影格,複數影像為振幅;無法成像的回傳值直接顯示數值。*

掃描旋鈕 a(0.1 / 0.5 / 0.9,另一旋鈕取預設):

▸ clahe: 旋鈕 a 掃描 (文件網站)

掃描旋鈕 b(0.1 / 0.5 / 0.9,另一旋鈕取預設):

▸ clahe: 旋鈕 b 掃描 (文件網站)

換別的影像(合成場景 / 照片 / 硬幣。上排為輸入,下排為對應輸出。旋鈕取預設):

▸ clahe: 其他輸入影像 (文件網站)

*第 4 欄是彩色 (H,W,3) 輸入。此運算子能正確處理顏色而不跨通道(不把顏色通道當作第三個空間軸摺積)。*

用法

對比度受限的自適應直方圖均衡(分塊,雙線性拼接)。

• a — 分塊數 nb = 2 + int(3a)(把影像分成 nb×nb)

• b — clip limit。以相對於每個 bin 平均計數的倍率 256**b 給出(b=0 → 1 倍 = 完全平坦化的直方圖 = 色調映射為直線 = 零強化,b=1 → 256 倍 = 1 個 bin 可能取到的最大值,因此截斷不起作用 = 樸素的 AHE,b=0.5 → 16 倍。OpenCV 的預設 clipLimit=40 大約相當於 b=0.665)。

★2026-09-02(本次修正):此前 b 完全不起作用(實測: max|clahe(x,0.5,0.0) - clahe(x,0.5,1.0)| == 0.0 分毫不差)。CLAHE 的 "C" 是 contrast limited 的 C,clip limit 正是區分 AHE 與 CLAHE 的關鍵所在,因此實作是 AHE 而不是 CLAHE —— 名稱在說謊。這裡實作了 clip limit 並分配給 b,並選定倍率使 b=1 成為與舊實作逐位元一致的一端(不發生截斷的上限 = bin 數 256 倍)。

分塊對影像進行劃分(PARTITION)(邊界用 linspace,因此最後一塊吸收 H % nb / W % nb 的餘數),各塊經 clip limit 限制的 CDF 就是其局部色調映射,每個像素以雙線性權重混合其(最多)4 個最近塊中心的映射 —— 這是標準的 CLAHE 內插(Zuiderveld 1994)。

2026-08-30:加入內插(KNOWN_ISSUES #4 —— 舊實作對每個塊獨立地平坦化,在塊邊界出現了不連續(肉眼可見的網格))。在塊中心的鄰域內,該塊的 CDF 仍原樣占主導,因此這是與舊實作相同映射族的連續版本。

詳細使用指南

• gallery2d_gray_arith 族使用指南

參考(範例資料、文獻)

• 範例資料目錄(下載 URL / 授權) —— 2-D 用 skimage.data(BSD/公有領域)加合成圖,3-D 給出真實資料源(Stanford/PDS 等)的下載 URL。

• 運算子來歷與參考文獻 —— 該運算子族所依據的研究/方法出處。

• 演算法的正典(作者、年份)與用途見上面的族使用指南。

在 Studio 中試試

下面的程式已確認可以執行(與圖相同的輸入)。在 Studio 說明中,此區塊會變成按鈕,可當場載入並執行。

clahe 0.50 0.50

▸ 載入此管線  ·  載入並執行

可執行的範例(實際呼叫該運算子並已驗證的樣例)

• gallery2d_gray_arith — py -3.11 examples/gallery2d_gray_arith.py

• poc_dehazing — py -3.11 examples/poc_dehazing.py

型別可銜接的下一個運算子(可接受 image 作為輸入)

identity · gaussian · mean_box · bilateral · unsharp · median · min_filter · max_filter

同類別(gray)

gamma · quantize_uniform · quantize_lloyd_max · quantization_error · dither_ordered · dither_floyd_steinberg · companding_mu_law · banding_map


*Provenance: ops.py — 2D 運算子登記表。本條目由 tools/opdocs.py md 自動產生(請勿手動編輯)。*

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