Rozciagniecie histogramu (ang. histogram stretching) wykonuje sie wówczas, gdy nie pokrywa on całego zakresu wartosci składowych obrazu. Czasem operacja ta mylona jest z wyrównywaniem histogramu. Rozciagniecie prowadzi do takiej konwersji zakresu wartosci składowych, aby histogram obejmował wszystkie wartosci składowych. Czyli jeżeli zakres składowej jest równy 0-255, a najmniejsza wartość w obrazie wynosi 4, największa natomiast wynosi na przykład 198, to po operacji rozciągnięcia wartości tej składowej będą w pełnym zakresie 0-255. Czyli teraz najmniejsza wartość w obrazie wynosi 0 a największa 255. Operacje rozciagniecia histogramu mozna przeprowadzic odpowiednio dobierajac jasnosc i kontrast obrazu. W praktyce rozciągnięcie histogramu sprowadza się do wykonania przeksztalcenia obrazu przy pomocy odpowiednio przygotowanej tablicy LUT. Współczynniki w takiej tablicy wyznaczane są wg nastepujacego wzoru: gdzie:

• v_max oznacza maksymalną wartość składowej w obrazie,
• v_min oznacza minimalną wartość składowej w obrazie,
• i_max oznacza maksymalną możliwą wartość składowej w obrazie.

Należy pokreślić, iż operacja ta nie jest uniwersalna i w przypadku niektórych obrazów może nie przynieść zadowalajacych rezultatów. Poniżej przedstawiono wynik rozciągania histogramu, dla obrazu kolorowego i monochromatycznego (po lewej obrazy przed operacją rozciągania histogramu):