Gamma变换
1、为什么要使用Gamma变换
- 人眼对外界光源的感光值与输入光强不是呈线性关系的，而是呈指数型关系的。在低照度下，人眼更容易分辨出亮度的变化，随着照度的增加，人眼不易分辨出亮度的变化。而摄像机感光与输入光强呈线性关系。如图1所示：
图 1 摄像机感光、人眼感光和输入光线的关系
- 为能更有效的保存图像亮度信息，需进行Gamma变换。未经Gamma变换和经过Gamma变换保存图像信息如图2所示：可以观察到，未经Gamma变换的情况下，低灰度时，有较大范围的灰度值被保存成同一个值，造成信息丢失；同时高灰度值时，很多比较接近的灰度值却被保存成不同的值，造成空间浪费。经过Gamma变换后，改善了存储的有效性和效率。
图 2 Gamma变换前后对比
2、Gamma变换的定义
Gamma变换是对输入图像灰度值进行的非线性操作，使输出图像灰度值与输入图像灰度值呈指数关系：
这个指数即为Gamma，Vin的取值范围为0～1，因此需要先进行归一化，然后取指数。
Gamma变换就是用来图像增强，其提升了暗部细节，简单来说就是通过非线性变换，让图像从暴光强度的线性响应变得更接近人眼感受的响应，即将漂白（相机曝光）或过暗（曝光不足）的图片，进行矫正。
经过Gamma变换后的输入和输出图像灰度值关系如图1所示：横坐标是输入灰度值，纵坐标是输出灰度值，蓝色曲线是gamma值小于1时的输入输出关系，红色曲线是gamma值大于1时的输入输出关系。可以观察到，当gamma值小于1时(蓝色曲线)，图像的整体亮度值得到提升，同时低灰度处的对比度得到增加，更利于分辩低灰度值时的图像细节。
- gamma>1, 较亮的区域灰度被拉伸，较暗的区域灰度被压缩的更暗，图像整体变暗；
- gamma<1, 较亮的区域灰度被压缩，较暗的区域灰度被拉伸的较亮，图像整体变亮；
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