Com este post pretendo criar a explicação de Histogramas de Imagens mais simples de entender da internet. Se você é uma daquelas pessoas que só aprendeu divisão usando os palitinhos de picolé, vá já no quarto do irmão mais novo e pegue a caixa de Lego, que vamos usar…

A imagem

Vamos simular uma imagem usando peças de lego como pixels. A imagem ao lado tem a minha simulação – usei a imagem em tons de cinza para não fazer confusão. Esta imagem tem 4 tons de cinza (numerados de 0 a 3 na segunda imagem), e é composta por 16 blocos de lego (pixels).

O bloco mais escuro tem valor zero (porque representa a ausência de luz), e o mais claro tem o valor mais alto. Esta escala de intensidade é padrão na maioria dos programas que tratam de processamento de imagens.

O histograma

Na estatística, um histograma é uma representação gráfica da distribuição de frequências de uma massa de medições.

A “massa de medições” é o que estamos medindo: a intensidade de cada pixel (ou de cada ploco de lego): o primeiro (de cima para baixo, da esquerda para a direita, mede 3; o segundo mede 3 também, e assim até chegar ao último, que mede 2. Temos 16 medições – uma para cada bloco (pixel).

Distribuição de frequência é a quantidade de vezes (frequência) em que cada valor medido aparece: o zero aparece duas vezes, o um aparece 3 vezes.

Assim, o histograma será uma representação gráfica de quantas vezes cada valor de pixel aparece: e fazer isso com o lego nem exige contas: é só fazer uma pilha de blocos para cada cor (intensidade), em ordem, começando pelo zero.

Agora com 110880 pixels

Para qualquer imagem em tons de cinza o princípio é o mesmo. Em geral, as imagens captadas por câmeras comuns, e aquelas que circulam na internet são coloridas, e vamos falar delas depois. As imagens mais comuns em tons de cinza têm 8 bits por pixel, isto significa que mostram 256 níveis de cinza, ao invés dos 4 com que trabalhamos acima.

Isto produz um histograma com 256 barras, onde são “empilhados” todos os pixels de mesmo valor, em ordem, começando pelo zero, que é o pixel mais escuro.

Repare que o meu cursor está sobre uma das sementes, e a barra de status mostra que este pixel tem valor 35 (procure pelo círculo azul). No histograma, este valor compõem o primeiro pico do histograma. Como temos uma imagem com mais tons de cinza que a primeira, os objetos não têm uma cor única: cada semente possui nuances provocados pela iluminação e por rugosidades na sua superfície. É por isso que o histograma cresce e decresce suavemente para formar cada pico.

O segundo pico (ou moda) do histograma representa a parte mais clara da imagem – neste caso, o fundo.

As imagens coloridas…

As imagens coloridas possuem 3 bandas (vamos considerar apenas imagens RGB para não complicar), cada uma com 256 tons de cinza. A primeira representa o vermelho, a segunda o verde e a terceira o azul.

No Anima, apresentamos os histogramas das 3 bandas sobrepostas – outros programas usam um gráfico para cada e uns poucos somam os histogramas. Coloquei o cursor sobre uma semente, para que a barra de status mostre os valores de cada banda em um pixel.

Agora, no que a intensidade de cada banda contribui para a cor final da imagem? Para responder isso precisamos falar do espectro eletromagnético e do modelo RGB – isso fica para a próxima!

Créditos

As imagens são minhas, mas tive ajuda da Mônica (3 anos) para montar a simulação de blocos de lego .