Photoshop直方图

1、直方图(Histogram)详解 直方图(Histogram)也叫柱状图，是一种统计报 告图，由一系列高度不等的纵向条纹表示数据分布的情况。假设我们有一堆硬币，如下图所示，我们想知道一共有多少钱。我们当然可以一枚一枚地数，但这样如果硬币多了可能会搞乱，因此我们需要先把硬 币分类，然后分别统计每种硬币的数量。(ngJ1 5分2 1 角(.1。9)3 乃分第领那把统计的结果图示出来，就成了直方图。下图的横向数轴标示出硬币的面额(Kind ofCoins),纵向标示出硬币的数量 (Number of Coins)。5102 %5D idoKind Coin图像的直方图以灰度图为例，假设我们的图中一共

2、只有0,1,2,3,4,5,6,7这8种灰度，0代表黑色，7代表白色，其它数字代表 07之间不同深浅的灰度。统计的结果如下，横轴标示灰度级别(07),纵轴标示每种灰度的数量。Photoshop(PS)中的显示。直方图统计数据Photoshop CS提供了动态的直方图面板，CS之前的版本要通过图象 直方图来察看。通通I要度亶笄圉平的值；133徇标推懈爰i 71施如胸值：144 胃浜：B色喷；1S1横轴标示亮度值(0255),纵轴标示每种像素的数量。像素(Pixels) -图像的大小，图像的像素总数。5*3=15色阶、数量、百分位这三项根据鼠标指针的位置来显示横坐标当前位置的统计数据。色阶(Lev

3、el)-鼠标指针所在位置的亮度值，亮度值范围是0255。181数量(Count)-鼠标指针所在位置的像素数量。4百分位(Percentile)-从最左边到鼠标指针位置的所有像素数量啊像像素总数。(1+2+1+2+3+4)715 = 13/15 = 0.8667 = 86.67%当鼠标拖动，选中直方图的一段范围时，色阶、数量、百分位将显示选中范围的统计 数据。下面举个简单的例子来说明平均值、标准偏差、中间值。例如图像A只有4个像素，亮度分别是 200、50、100、200。平均值(算术平均数,Mean,Average)-图像的平均亮度值，高于 128偏亮，低于128偏暗。平均值的算法是：图像的亮

4、度总值羽像像素总数。平均值公式:公式中，(读作X拨,X-bar)代表X的平均值，汇(读作西格玛，Sigma)代表总和，n代表 X的总数。图像 A 的平均值 =(200+50+100+200)/4 = 550/4 = 137.5中间值(中值，中位数,Median)-中间值是把图像所有像素的亮度值通过从从小到大排列后，位置处在中间的数。(如果有偶数个像素，就有两个位于中间的数，取前面的一个)图像A的中间值：亮度排序后50<=100<=200<=200 , 100和200是位于中间的，取前面的100作为中间值。标准偏差(标准差,Std Dev,Standard Deviation,

5、Sample Variance)-指图像所有像素的亮度 值与平均值之间的偏离幅度。标准偏差越小，图像的亮度变化就越小，反之亮度变化就越 大。标准偏差公式：5 T炭W.CM图像A的标准偏差：(已知平均值=137.5)标准方差 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标准偏差S = 5625开平方=75通道Photosho

6、p可以根据不同的通道来显示直方图，这些通道分别是RGB、红、绿、蓝、亮度和颜色，它们分别统计了不同的颜色数据。下面举例来说明这些通道代表的含义。例如图像B只有3个像素，颜色值分别是RGB(0,10,20)、RGB(30,40,50)、RGB(60,70,80)。红、绿、蓝 通道-红色通道只统计颜色的R值，对于图像 B只统计0、30、60这三个数字，然后根据这三个数字绘出直方图。绿色和蓝色通道也用相同的方法处理。RGB通道-统计图像的所有 RGB数据。对于图像 B,要统计0、10、20、30、40、50、60、70、80 这 9 个数字。亮度通道-先用亮度公式Gray=0.3*R+0.59*G+

7、0.11*B 求出每个像素的亮度值，然后对这些亮度值进行统计。对于图像B,第一个像素的亮度值为0.3*0+0.59*10+0.11*20=8.1 ,用同样的方法求出另两个像素的亮度值分别为38.1和68.1,然后四舍五入取整，对 8、38、68这三个数字进行统计。注有些软件用Gray=(R+G+B)/3作为亮度公式进彳T统计，例如GIMP。颜色通道-把红、绿、蓝和 RGB通道的统计数据绘制在同一幅图中。高速缓存级别(Cache level)为什么要用缓存(Cache) ?我们在处理一些超大的图片时，会因为像素数量过多而导致每一步操作都很慢，为了提高图片的显示与刷新速度，Photoshop利用图

8、片的缩小版本来进行计算并显示。当你载入一幅图片时，Photoshop会自动生成许多这幅图片的缩小版本放在临时文件中，这些缩小图就是高速缓存，其中有缩小到 50%的、25%的、12.5%的等等。当你把视图缩小时，比如缩小到 25%, Photoshop就利用25%那张缓存小图的计算结果来更新视图。缓存小图的不同缩小比例代表不同的缓存级别。缓存级别1为100%的原图，级别2为50%的小图，级别3为25%的小图，以此类推。若要设定缓存级别，可以选择菜单编辑>预置内存与图像高速缓存(Edit >Preferences > Memory and image cache)。Photosh

9、op CS2 的缓存级别默认值为 6,适用于处 理高质量的数码相机照片。注Photoshop CS2之前的版本有一个使用直方图高速缓存 ”(Use Cache for histogram)的选项，可以提高直方图的绘制速度，但会降低精确度。建议不要勾选此项，否则当你缩 小视图时，Photoshop就会使用相应的缓存小图来生成直方图。缓存级别的算法取上一级的四个相邻像素的平均值来获得一个像素，像素数是它上一级的1/4。例如有张图片的大小是8*8,缓存级别2的大小为4*4,级别3为2*2,级别4为 1*1。下图是一张2*2像素的棋盘格图片，缓存级别2的灰度值取原图的平均值 (0+255+255+0)

10、/4=500/4=128。直方图面板中的缓存级别当图片较大时，为了提高直方图的刷新速度，Photoshop会自动选择适当的缓存级别来生成直方图。现在来研究一下直方图面板中的缓存级别。新建一个2*2像素的图片，画成棋盘格图案，然后执行编辑 定义图案。新建一个1000*1000像素的图片，灰度模式。使用编辑 填充命令和前面定义的图案来填充这张图片。这时看一下直方图面板，会发现右上角多了一个警告图标。这是缓存级别2的图片。通过直方图我们可以看出缓存级别 2是张纯灰色的图片，灰度值 128,像素数量250000, 正好是原图的1/4。单击那个警告图标，现在已经更新为原图的直方图。像素数量为1000*1

11、000=1000000，有0和255两种灰度，平均值为 255/2=127.50。这些都是原图的正确 数据，正是我们所期望的。对于一般的图像，为了提高速度而使用缓存生成直方图基本上是可行的，但要注意原图相邻像素的亮度变化越大，缓存小图造成的误差就越大。放大显示A第七城市 ，WWW.TH援存级别;2直方图的Y轴范围前面我们已经知道，Photoshop直方图的X轴标示亮度值，Y轴标示每种像素的数 量。X轴的数值范围是 0255,现在来讨论一下 Y轴的范围。以bracket.bmp的蓝色通道为例，注意看下图中所显示的数据。这幅图像的像素总数为192000当鼠标光标移到直方图最左边（色阶为0）时，显示

12、出数量的最大值684,这个最大值应该就是最长的一条竖线。当鼠标向右移动到色阶2时，数量为526,但竖线仍是同样长度，这说明色阶0的竖线被Photoshop裁去了一部分。那么Photoshop是如何确定该裁去多少呢？我们可以给Y轴一个固定的范围，例如 01120,这时的直方图显示如下。可以看 出，最大值684以上的部分都是空白，而图形下部很纤细，看不清细节。我们也可以把Y轴的范围缩小到0-135,这时图形被纵向拉长了，我们可以看出很多图形下部的细节，但图形的上部有太多 被裁掉了。比较常见的一种方法是把图形缩短或拉长到正好适合视图的大小，此时范围是0684(最大值)。大多数软件都使用这种方法，Ph

13、otoshop在一般情况下也是这样。上面的方法有一个最大的缺陷就是如果有几条特别长的竖线的话，其它的竖线会变得 很短而不利于我们观察它们的细节，所以Photoshop会把这些长竖线裁去一些。Photoshop确定Y轴范围的原则是如果最大值超过像素总数的64分之一，那么就用像素总数*4作为Y轴范围的上限，否则以最大值作为上限。bracket.bmp的像素总数为 19200, 19200/64=300 ,因为最大值 684>300,所以丫轴的 范围是0300。直方图的算法看到论坛上有人认为计算直方图开销最大的是标准偏差，还有人认为有必要取消标准 偏差的显示项以提高速度。其实标准偏差的计算量并

14、不大，就看你怎么去计算了。前面讲 过的一些算法的确会让人误以为计算这些数据时要对每个像素都进行加减乘除乘方等运 算，所以我觉得有必要讨论一下直方图的具体计算过程。要绘制直方图，首先要建立一个储存每种灰度数量的数据表(GrayTable), GrayTable是一个大小为256的数组。然后要对图像的每一个像素进行统计，把每种灰度的像素数量 记录到GrayTable中。这一步是必须的，不能偷工减料，这部分的计算量与像素的数量成 正比，因此图像越大，计算的速度就越慢。要想提高速度，唯一的方法就是使用缓存中的 小图进行计算，但这样会降低精确度，不过对于实时更新的动态直方图来说，这么做还是 很有必要的。

15、GrayTableGrayTable数据表GrayTable准备好了已后，平均值、中间值和标准偏差都可以利用 里的数据来计算，也就是说没必要再对每个像素进行计算了。无论图像有多大， 里都只存放256个数字，所以计算起来相当快。举例来说，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，灰度值区数量再相加。标准偏差也是用类似的方法计算。GrayTable的灰度值是从小到大排列的，所以计算中间值也很方便。对于动态直方图来说，也可以利用 GrayTable来优化。有些时候，

16、我们没有必要重新 统计整幅图像的像素来更新直方图，只要把先前直方图的GrayTable里的数据调换一下位置就行了，这种方法仅限于单幅图像单像素的处理(点运算)。例如做反色运算后，新的直方图其实就是把原来的直方图左右翻转了一下。这样无论图像有多大，都可以做到精确的实时更新。平均值：12T14电看近他夏：67J5看盘:年的值 131西叶也i弹声1 向中 商定惶帝苧口通！ 12盛色窿！工包及；Photoshop图像菜单的功能几乎都可以使用这种优化，但Photoshop目前还没做到这一点，估计是怕麻烦吧。一些高画质数码照片处理软件可以考虑把这个功能加进去。上文书转载自：灰鹿色彩笔记感谢灰鹿同志超一流的教案水准！ 下文书寥寥数字，却更堪称经典。直方图”里的色阶为什么只有 225级？而不是255相关引用关于直方图的显示 225的错误修改方法：如果发现了有显示错误的现象，先关闭 Photoshop,用记事本打开 Photoshop安装目录 下Required子目录中的tw10428.dat文件。在打开的 tw10428.dat 中查找"$/HistogramP