HW01: First version of report added

.gitmodules

@@ -0,0 +1,3 @@
+[submodule "HW01/report/AUThReport"]
+	path = HW01/report/AUThReport
+	url = ssh://git@git.hoo2.net:222/hoo2/AUThReport.git

HW01/report/AUThReport

@@ -0,0 +1 @@
+Subproject commit 74ec4b5f6c66382e5f1b6d2e6930897e4ed53ea6

HW01/report/report.tex

@@ -0,0 +1,207 @@
+%
+% !TEX TS-program = xelatex
+% !TEX encoding   = UTF-8 Unicode
+% !TEX spellcheck = el-GR
+%
+% AUTH report template for english
+%
+% Requires compilation with pdfLaTeX or XeLaTeX
+%
+% authors:
+%   Χρήστος Χουτουρίδης ΑΕΜ 8997
+%   cchoutou@ece.auth.gr
+
+% Options:
+%
+% 1) mainlang=<language>
+%    Default:  english
+%    Set the default language of the document which affects hyphenations,
+%    localization (section, dates, etc...)
+%
+%    example: \documentclass[mainlang=greek]{AUThReport}
+%
+% 2) <language>
+%    Add hyphenation and typesetting support for other languages
+%    Currently supports: english, greek, german, frenc
+%
+%    example: \documentclass[english, greek]{AUThReport}
+%
+% 3) short: Requests a shorter title for the document
+%    Default: no short
+%
+%    example: \documentclass[short]{AUThReport}
+%
+\documentclass[a4paper, 11pt, mainlang=greek, english]{AUThReport/AUThReport}
+
+\CurrentDate{\today}
+
+% Greek report document setup suggestions
+%---------------------------------
+% Document configuration
+\AuthorName{Χρήστος Χουτουρίδης}
+\AuthorAEM{8997}
+\AuthorMail{cchoutou@ece.auth.gr}
+
+%\CoAuthorName{CoAuthor Name}
+%\CoAuthorAEM{AEM}
+%\CoAuthorMail{CoAuthor Mail}
+
+% \WorkGroup{Ομάδα Χ}
+
+\DocTitle{Εργασία 1}
+\DocSubTitle{Παραλλαγές αλγορίθμων εξισορρόπησης και αντιστοίχισης ιστογράμματος}
+
+\Department{Τμήμα ΗΜΜΥ. Τομέας Ηλεκτρονικής}
+\ClassName{Ψηφιακή Επεξεργασία Εικόνας}
+
+\InstructorName{Α. Ντελόπουλος}
+\InstructorMail{}
+
+
+\CoInstructorName{Δ. Αλέτρας}
+\CoInstructorMail{lnmpikas@ece.auth.gr}
+
+
+% Local package requirements
+%---------------------------------
+%\usepackage{tabularx}
+%\usepackage{array}
+%\usepackage{commath}
+
+\usepackage{amsmath, amssymb, amsfonts}
+\usepackage{graphicx}
+\usepackage{float}
+
+\begin{document}
+
+% Request a title page or header
+\InsertTitle
+
+\section{Εισαγωγή}
+
+\par
+
+
+\subsection{Παραδοτέα}
+Τα παραδοτέα της εργασίας αποτελούνται από:
+\begin{itemize}
+    \item Την παρούσα αναφορά.
+    \item Τα αρχεία dmeo.py, hist\_modif.py, hist\_utils.py
+    \item Το \href{https://git.hoo2.net/hoo2/DigitalImageProcessing/src/branch/master/HW01}{σύνδεσμο} με το αποθετήριο που περιέχει όλο το project με τον κώδικα σε python της αναφοράς και τα παραδοτέα.
+\end{itemize}
+
+\section{Εξισορρόπηση Ιστογράμματος (Equalization)}
+
+\subsection{Τεχνική περιγραφή και σχόλια υλοποίησης}
+
+Η εξισορρόπηση ιστογράμματος στοχεύει στη βελτίωση της αντίθεσης μιας εικόνας κατανέμοντας ομοιόμορφα τις εντάσεις φωτεινότητας.  
+Για την υλοποίηση αναπτύχθηκε η συνάρτηση \texttt{perform\_hist\_eq()}, η οποία στηρίζεται στη γενικευμένη \texttt{perform\_hist\_modification()}.  
+Η \texttt{perform\_hist\_eq()} δημιουργεί έναν ισοκατανεμημένο στόχο ιστογράμματος με \texttt{L=256} επίπεδα και καλεί την τροποποίηση με το επιθυμητό mode (\texttt{greedy}, \texttt{non-greedy}, \texttt{post-disturbance}).
+
+\paragraph{Περιγραφή Κώδικα}
+Ο κώδικας ακολουθεί τα εξής βήματα:
+\begin{enumerate}
+	\item Υπολογισμός του ιστογράμματος εισόδου.
+	\item Δημιουργία στόχου: ισοκατανομή με ίσες πιθανότητες ανά επίπεδο.
+	\item Κλήση της \texttt{perform\_hist\_modification()} με το επιλεγμένο mode για να μετασχηματιστεί η εικόνα.
+\end{enumerate}
+
+Η \texttt{perform\_hist\_modification()} χαρτογραφεί κάθε επίπεδο εισόδου σε επίπεδο εξόδου με βάση την επιθυμητή κατανομή, χρησιμοποιώντας διαφορετικές στρατηγικές εκχώρησης αναλόγως του mode.
+
+\subsection{Plots και σχόλια για τα αποτελέσματα}
+
+\begin{figure}[H]
+	\centering
+	\includegraphics[width=0.9\textwidth]{../scripts/demo_outputs/equalization_greedy.png}
+	\caption{Ισοστάθμιση ιστογράμματος με χρήση greedy στρατηγικής.}
+\end{figure}
+
+\begin{figure}[H]
+	\centering
+	\includegraphics[width=0.9\textwidth]{../scripts/demo_outputs/equalization_non-greedy.png}
+	\caption{Ισοστάθμιση ιστογράμματος με χρήση non-greedy στρατηγικής.}
+\end{figure}
+
+\begin{figure}[H]
+	\centering
+	\includegraphics[width=0.9\textwidth]{../scripts/demo_outputs/equalization_post-disturbance.png}
+	\caption{Ισοστάθμιση ιστογράμματος με χρήση post-disturbance στρατηγικής.}
+\end{figure}
+
+\paragraph{Σχολιασμός αποτελεσμάτων}
+
+Παρατηρείται ότι η ισοστάθμιση δεν επιτυγχάνεται πλήρως.  
+Πιο συγκεκριμένα:
+\begin{itemize}
+	\item Στο \texttt{greedy} mode, πολλά επίπεδα εισόδου συγκεντρώνονται στα ίδια επίπεδα εξόδου, καθώς η στρατηγική είναι άπληστη και δεν διασφαλίζει σωστή εξισορρόπηση.
+	\item Στο \texttt{non-greedy} mode, υπάρχει κάποια βελτίωση, αλλά η μέθοδος δεν εξισορροπεί τέλεια, επειδή τα επίπεδα εισόδου δεν κατανέμονται ιδανικά λόγω του τρόπου που διαχειριζόμαστε το έλλειμμα (deficiency).
+	\item Στο \texttt{post-disturbance} mode, εισάγεται τυχαίος θόρυβος πριν την αντιστοίχιση, γεγονός που οδηγεί σε ελαφρώς καλύτερη κατανομή, αλλά το αποτέλεσμα εξακολουθεί να είναι μακριά από την ιδανική ισοκατανομή.
+\end{itemize}
+
+Η κύρια αιτία είναι ότι η μετατροπή βασίζεται σε απλή αντιστοίχιση επιπέδων χωρίς πραγματική υπολογιστική σύγκλιση σε ομοιόμορφο ιστόγραμμα.
+
+\section{Αντιστοίχιση Ιστογράμματος (Matching)}
+
+\subsection{Τεχνική περιγραφή και σχόλια υλοποίησης}
+
+Η αντιστοίχιση ιστογράμματος έχει ως στόχο τη μεταβολή του ιστογράμματος μιας εικόνας ώστε να προσεγγίσει αυτό μιας εικόνας αναφοράς.  
+Για την υλοποίηση χρησιμοποιήθηκε η συνάρτηση \texttt{perform\_hist\_matching()}, η οποία:
+\begin{itemize}
+	\item Υπολογίζει το κανονικοποιημένο ιστόγραμμα της εικόνας αναφοράς.
+	\item Καλεί την \texttt{perform\_hist\_modification()} χρησιμοποιώντας το ιστόγραμμα αναφοράς ως στόχο.
+\end{itemize}
+
+\paragraph{Περιγραφή Κώδικα}
+Η διαδικασία ακολουθεί τα εξής βήματα:
+\begin{enumerate}
+	\item Ανάγνωση της εικόνας αναφοράς.
+	\item Υπολογισμός κανονικοποιημένου ιστογράμματος για την εικόνα αναφοράς.
+	\item Εκτέλεση της τροποποίησης με βάση το ιστόγραμμα αναφοράς και το επιθυμητό mode.
+\end{enumerate}
+
+Όπως και στην εξισορρόπηση, τα διαφορετικά modes καθορίζουν πώς γίνεται η αντιστοίχιση των επιπέδων.
+
+\subsection{Plots και σχόλια για τα αποτελέσματα}
+
+\begin{figure}[H]
+	\centering
+	\includegraphics[width=0.9\textwidth]{../scripts/demo_outputs/matching_greedy.png}
+	\caption{Αντιστοίχιση ιστογράμματος με χρήση greedy στρατηγικής.}
+\end{figure}
+
+\begin{figure}[H]
+	\centering
+	\includegraphics[width=0.9\textwidth]{../scripts/demo_outputs/matching_non-greedy.png}
+	\caption{Αντιστοίχιση ιστογράμματος με χρήση non-greedy στρατηγικής.}
+\end{figure}
+
+\begin{figure}[H]
+	\centering
+	\includegraphics[width=0.9\textwidth]{../scripts/demo_outputs/matching_post-disturbance.png}
+	\caption{Αντιστοίχιση ιστογράμματος με χρήση post-disturbance στρατηγικής.}
+\end{figure}
+
+\paragraph{Σχολιασμός αποτελεσμάτων}
+
+Παρατηρείται ότι και στην περίπτωση της αντιστοίχισης η τελική μορφή των ιστογραμμάτων δεν προσεγγίζει με ακρίβεια το ιστόγραμμα της εικόνας αναφοράς.  
+Συγκεκριμένα:
+\begin{itemize}
+	\item Στο \texttt{greedy} mode, πολλά επίπεδα εισόδου συνδέονται με λίγα επίπεδα εξόδου, προκαλώντας υπερσυσσώρευση.
+	\item Στο \texttt{non-greedy} mode, υπάρχει μερική βελτίωση, όμως εξακολουθεί να υπάρχει απώλεια ακρίβειας στις περιοχές χαμηλής ή υψηλής πυκνότητας.
+	\item Στο \texttt{post-disturbance} mode, η διασπορά βελτιώνεται, αλλά η κατανομή απέχει ακόμα από το ιδανικό.
+\end{itemize}
+
+Η αποτυχία στην πλήρη αντιστοίχιση οφείλεται στο γεγονός ότι η υλοποίηση βασίζεται σε τοπική αντιστοίχιση επιπέδων και όχι σε παγκόσμια αντιστοίχιση αθροιστικών συναρτήσεων κατανομής (CDF), όπως απαιτείται στη θεωρητικά σωστή μέθοδο.
+
+\section{Συμπεράσματα}
+
+Από την πειραματική αξιολόγηση διαπιστώθηκε ότι:
+\begin{itemize}
+	\item Η μέθοδος ισοστάθμισης και αντιστοίχισης που αναπτύχθηκε λειτουργεί σε βασικό επίπεδο, αλλά δεν επιτυγχάνει ακριβή προσαρμογή της κατανομής.
+	\item Η στρατηγική \texttt{post-disturbance} οδηγεί σε πιο ομαλή και φυσική κατανομή επιπέδων, αν και δεν αρκεί για την πλήρη επιδιόρθωση.
+	\item Μια ακριβέστερη υλοποίηση θα απαιτούσε τη χρήση σωστής αντιστοίχισης των αθροιστικών συναρτήσεων κατανομής (CDF matching).
+\end{itemize}
+
+Η συνολική υλοποίηση βασίστηκε σε modular σχεδίαση, επιτρέποντας εύκολη παραμετροποίηση και δοκιμή διαφορετικών στρατηγικών αντιστοίχισης.
+
+\end{document}

HW01/scripts/demo.py

@@ -79,12 +79,14 @@ modes = ["greedy", "non-greedy", "post-disturbance"]
 
 # Run equalization
 for mode in modes:
+    print("Perform histogram equalization in mode: ", mode)
     equalized_img = perform_hist_eq(input_array, mode)
     out_filename = f"demo_outputs/equalization_{mode}.png"
     plot_comparison(input_array, equalized_img, f"Histogram Equalization ({mode})", out_filename)
 
 # Run matching
 for mode in modes:
+    print("Perform histogram matching in mode: ", mode)
     matched_img = perform_hist_matching(input_array, ref_array, mode)
     out_filename = f"demo_outputs/matching_{mode}.png"
     plot_comparison(input_array, matched_img, f"Histogram Matching ({mode})", out_filename)