数字图像处理Python直接灰度变换增强对比度，并显示增强前后的图片和灰度直方图

在Python中，数字图像处理通常通过一些库如PIL（Python Imaging Library）或其更现代的替代品OpenCV来进行。这里我们将展示如何使用PIL对一张彩色图片进行灰度转换，增强对比度，以及显示增强前后的图片和灰度直方图。

首先，你需要安装PIL库，如果还没有安装，可以使用pip安装：

pip install pillow

以下是步骤：

1. 导入所需的模块：

from PIL import Image, ImageEnhance, ImageOps
import matplotlib.pyplot as plt
import numpy as np

2. 加载图片：

img = Image.open('input_image.jpg')

3. 将图片转为灰度：

gray_img = img.convert('L')

4. 创建对比度增强器并调整：

enhancer = ImageEnhance.Contrast(gray_img)
contrast_img = enhancer.enhance(factor=1.5)  # 调整对比度，factor大于1会增加对比度

5. 显示原图和增强后的灰度图像：

fig, axs = plt.subplots(1, 2, figsize=(8, 4))
axs[0].imshow(gray_img, cmap='gray')
axs[0].set_title('Original Gray Image')

axs[1].imshow(contrast_img, cmap='gray')
axs[1].set_title('Contrast Enhanced Image')
plt.show()

6. 获取并显示灰度直方图：

# 将灰度图像转换为numpy数组
gray_array = np.array(gray_img)

# 计算灰度直方图
hist, bins = np.histogram(gray_array.flatten(), bins=256, range=(0, 256))

# 绘制直方图
plt.figure(figsize=(10, 4))
plt.plot(bins[:-1], hist, color='blue', linewidth=2)
plt.title('Original Gray Histogram')
plt.xlabel('Gray Level')
plt.ylabel('Frequency')
plt.show()

# 对比增强后的直方图
hist_contrast, _ = np.histogram(np.array(contrast_img).flatten(), bins=256, range=(0, 256))
plt.figure()
plt.plot(bins[:-1], hist_contrast, color='red', linewidth=2)
plt.title('Contrast Enhanced Gray Histogram')
plt.xlabel('Gray Level')
plt.ylabel('Frequency')
plt.show()

这将展示原始灰度图像、增强对比度后的图像，以及两个灰度直方图，直观地比较了对比度变化前后的情况。