图像亮度变化

由于毕设的关系，开始折腾计算机视觉
双目测距的具体实现，现在刚有点眉目而已
看了下图像亮度/对比度的变换的资料
结果又发现漫山遍野的都是同一份代码
而且几乎没有什么解释
原本决定等Harris角点那些弄完再写篇文章
现在想想
还是先记下这份简单的笔记并加以讲解下

那些计算机科班出身的人就不用看这篇了
这只是给我们这些物理/电子系中没有学过”数字图像处理“这门课的人看的

术语解释

亮度(Brightness)

也叫亮度，中文翻译不同而已，你可以看Wikipedia
在 RGB 色彩空间中，明度可以被认为是R（红色），G（绿色）和B（蓝色）座标的算术平均 μ（尽管这三个成分中的某个要比其他看起来更明亮，但这可以被某些显示系统自动补偿）:

$\mu = {R + G + B \over 3 }$

对比度(Contrast)

我实在google不到满意的解释
大概上来说
灰度图像的对比度指的是图像中的最黑与最白的点，他们灰度值的比值关系
彩色图像由于有3种通道，我的理解是各个通道中的灰度值的比值关系，确切的定义还望有人指教

实现思路

知道明度跟对比度的定义，接下来
要修改亮度，就把图像的通道的灰度值一起增加或者减少就可以
要修改对比度，需要把图像的通道的灰度值以一个值为临界点，往相反两个方向变化
比如，取128为阈值，要增强对比度，低于128的值修改得比原来更小，高于128的值再修改得更大，要降低对比度就反向操作

下面给出我自己写的一份代码，演示明度以及对比度的调整
对比度的公式参考自Photoshop的公式：
nRGB = RGB + (RGB – Threshold) * Contrast / 255

源代码

#include "highgui.h"
#pragma comment(lib,"cv200d.lib")
#pragma comment(lib,"cxcore200d.lib")
#pragma comment(lib,"highgui200d.lib")
 
int BrightnessAdjust(const IplImage* srcImg,
                     IplImage* dstImg,
                     float brightness)
{
    assert(srcImg != NULL);
    assert(dstImg != NULL);
 
    int x,y,i;
    float val;
    for (i = 0; i < 3; i++)//彩色图像需要处理3个通道，灰度图像这里可以删掉
    {
        for (y = 0; y < srcImg->height; y++)
        {
            for (x = 0; x < srcImg->width; x++)
            {
 
                val = ((uchar*)(srcImg->imageData + srcImg->widthStep*y))[x*3+i];
                val += brightness;
                //对灰度值的可能溢出进行处理
                if(val>255)    val=255;
                if(val<0) val=0;
                ((uchar*)(dstImg->imageData + dstImg->widthStep*y))[x*3+i] = (uchar)val;
            }
        }
    }
 
    return 0;
}
 
int ContrastAdjust(const IplImage* srcImg,
                   IplImage* dstImg,
                   float nPercent)
{
    assert(srcImg != NULL);
    assert(dstImg != NULL);
 
    int x,y,i;
    float val;
    for (i = 0; i < 3; i++)//彩色图像需要处理3个通道，灰度图像这里可以删掉
    {
        for (y = 0; y < srcImg->height; y++)
        {
            for (x = 0; x < srcImg->width; x++)
            {
 
                val = ((uchar*)(srcImg->imageData + srcImg->widthStep*y))[x*3+i];
                val = 128 + (val - 128) * nPercent;
                //对灰度值的可能溢出进行处理
                if(val>255) val=255;
                if(val<0) val=0;
                ((uchar*)(dstImg->imageData + dstImg->widthStep*y))[x*3+i] = (uchar)val;
            }
        }
    }
    return 0;
}
 
int main(int argc, char** argv)
{
    IplImage* srcImg = cvLoadImage("lena.jpg");
    assert( srcImg != NULL );
 
    IplImage* brightnessImg = cvCloneImage(srcImg);
    //亮度变换，最后数值取值为正时变亮，负则变暗
    BrightnessAdjust(srcImg, brightnessImg, 80.0f);
 
    IplImage* contrastImg = cvCloneImage(srcImg);
    //对比度变换，数值小于1降低对比度，大于1增强对比度
    ContrastAdjust(srcImg, contrastImg, 1.3f);
 
    cvNamedWindow("Source",CV_WINDOW_AUTOSIZE);
    cvNamedWindow("BrightnessAdjust",CV_WINDOW_AUTOSIZE);
    cvNamedWindow("ContrastAdjust",CV_WINDOW_AUTOSIZE);
    cvShowImage("Source",srcImg);
    cvShowImage("BrightnessAdjust",brightnessImg);
    cvShowImage("ContrastAdjust",contrastImg);
    cvWaitKey(0);
    cvReleaseImage(&srcImg);
    cvReleaseImage(&brightnessImg);
    cvReleaseImage(&contrastImg);
    cvDestroyWindow("Source");
    cvDestroyWindow("BrightnessAdjust");
    cvDestroyWindow("ContrastAdjustrast");
 
    return 0;
}

对新手提示几句，运行这个代码请在工程文件的目录下放一个图片，名字是lena.jpg
另外，对彩色通道的处理，循环只有3次，这种循环最好放在最外围，因为图像的长宽一般都远大于这个值
如果你把小循环放最里面，频繁的循环切换，效率会低不少
这只是程序编写技巧上的小提示

本代码在Visual Studio 2008+OpenCV 2.0下运行通过，效果如下

并且与photoshop的调整效果对比过
亮度变换与ps旧版效果一致，貌似ps对亮度变换的公式进行过调整，新版不是这么单纯的加减灰度值
对比度就几乎都差不多了

伪君