朋友，你知道专业摄影师拍摄出赏心悦目美好照片的秘密武器吗？你还在羡慕别人的文章里的图片为什么辣么漂亮吗？你想知道同样是一副图像，如何经过简单的处理就有完全不同的表现效果起死回生吗？朋友，你需要阅读这篇文章，做成像的你不得不了解的真相1-对比度。
我们回来啦！说来惭愧，Photometrics和QImaging的微信公众号已经有很长一段时间没有更新了。从现在开始，小编将洗心革面、重新做人…不对，将勤奋起来，为大家的科研事业做出贡献。第一个系列是成像基础，我们发现很多相机的基础知识做科研的小伙伴并没有那么深入的了解，然而这些知识却又非常重要，我们第一个系列致力于将这些基础知识用简单通俗的语言来解释（Warning：通俗不一定简单），希望能对大家有帮助。
对比度的概念
那今天要了解的真相1，我们从一个非常玄幻的名词讲起，对比度（Contrast）。为什么说它玄幻呢，因为对比度是除了信噪比以外对图像视觉影像最大的一个参数，但他的词义同时非常广泛，你的电脑屏幕、你拍到的图像、你使用的科研CCD相机都有对比度，但这几个对比度之间或多或少又有些区别。我们先从维基百科上摘抄一段对比度的通用解释：
Contrast is the difference in luminance or color that makes an object (or its representation in an image or display) distinguishable.
--- Wikipedia
我来试着翻译一下：
“对比度是为了使图像中的目标物体能够被明显分辨的亮度或色彩的差异变化。”
这个解释在我看来非常精准，比某黑心百科上的准确多了，但非常拗口，我们来说人话：
一张图像，由亮度和色彩两个基本参数组成，为了使得我们想要看到的目标物体能被清晰分辨，我们可以自由调节亮度和色彩的数值，包括最大值、最小值、阶层等。
这样大家应该有了一个初步的理解，那为什么屏幕、图像、相机的对比度会有却别呢？屏幕的对比度和相机的对比度我们就不说了，今后会在别的系列中讲解。今天主要讲图像的对比度，我们可以这样理解，我们以黑白图像为例：
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图像由像素组成，每个像素的值我们称之为灰度值（GrayScale），灰度值的大小代表每个像素的亮度，越大越亮；
2
灰度最小值为0，最大值为图像的位深，例如位深为8的图像（即我们常说的8位的图像或者8bit的图像），最大值为2的8次方即256；
3
当图像在电脑屏幕上显示时，0并不一定代表最暗（即纯黑），256并不一定代表最亮（即纯白），我们完全可以将譬如203设置为最亮，15设置为最暗；
4
过程3将图像的灰度值与电脑屏幕的纯白和纯黑对应设置的过程我们称之为图像的对比度调节。
我们常将图像的对比度调节简称为拉对比度，想象一个拉对比度的应用场景：
“我拍摄到了一张8位的荧光图像，由于荧光较弱，所有像素中灰度值最高的仅20。
1. 当我将256设置为最亮时，这张图像显示出来一片漆黑，因为20对比256实在太小；
2. 当我将30设置为最亮时，图像瞬间变亮并且好看了。
当然，这里我们只说到了灰度与亮度线性对应的情况，对比度调节还可以让灰度与亮度非线性的对应，即伽马值调节，我们以后再聊。
那么以上就是对比度的基本概念，小伙伴们有没有Get到呢，如果没有，可以详询Photometrics工程师，我们期待您的来电。
对比度很重要
我们刚才提到了对比度是除了信噪比以外对图像视觉影像最大的一个参数，由此可见对比度调节的重要性。新手在使用科研相机的时候通常会遇到3个令人困惑的问题：
1. 我的曝光时间已经调节得很长了，为什么图像还是一片漆黑呢？
2. 为什么文章上的荧光图像背景这么干净，而我的图像背景却如此糟糕呢？
3. 为什么在软件中拍照的时候图像明明很好看，保存到桌面以后却变暗了呢？
这几个问题统统和对比度有关，也是对比度重要性的体现：
1. 检查对比度最亮灰度是否设置得过大，导致小灰度值显示过暗；
2. 背景噪音一般比信号弱很多，适当将对比度最暗灰度调大，使背景噪音消失不见；
3. 拍照软件具有对比度调节功能，而Windows中的图片浏览器都不具有，所以通常拍得的照片需要保存为JPG或者降低成8位TIF图像才能在Windows中还原。
所以对比度调节在科研成像中的两个重要作用：
1.将图像调亮
2.让噪音消失
如何调节对比度
那么说了这么多对比度的概念、对比度的重要性，科研成像中的对比度究竟如何调节呢？
对比度调节在科研成像软件中一般有两种常用的形式，第一种如图所示：
这是沿用了电视机或者电脑屏幕上的调节方法，详细大家在自家的老师彩色电视机上有见到过，但这种在科研成像领域已经不太常用，常用的是第二种，如下图所示：
其中右边的蓝条代表最亮的灰度值，左边的红条代表最暗的灰度值，拉动红条和蓝条实现图像对比度的调节。
那么以上就是科研成像中关于对比度你不得不了解的真相，希望对大家有帮助，我们下期见。
