opencv 改变图像的对比度、亮度和伽玛校正

概念

下面的解释来自Richard Szeliski的《计算机视觉:算法和应用》一书
图像处理：
一般的图像处理算子是一个函数，它接受一个或多个输入图像并生成一个输出图像。
图像变换可以看成:
1.点运算(像素变换)
2.领域（基于区域）运算
像素变换:
1.在这种图像处理变换中，每个输出像素的值仅依赖于相应的输入像素值(可能还要加上一些全局收集的信息或参数)。
2.这些操作符的例子包括亮度和对比度调整以及颜色校正和转换。
亮度和对比度调整:
亮度和对比度调整为点运算，常用的点运算理论公式如下：
参数α>0和β通常称为增益参数和偏置参数;有时这些参数被称为分别控制对比度和亮度。
f(x)想象成源图像像素，而g(x)是输出图像像素。

（Gamma correction）伽玛校正：
Gamma校正可以通过在输入值和映射的输出值之间进行非线性变换来校正图像的亮度。理论公式如下：

由于这种关系是非线性的，所以效果对所有的像素都是不一样的，并取决于它们的原始值。I 为图像原始灰度值，O为最终计算输出灰度值。

当γ<1时，原始暗区变亮，灰度直方图向右移动，而γ>1则相反。

代码实现

1.遍历像素的方式

    for( int y = 0; y < image.rows; y++ ) {for( int x = 0; x < image.cols; x++ ) {for( int c = 0; c < image.channels(); c++ ) {new_image.at<Vec3b>(y,x)[c] =saturate_cast<uchar>( alpha*image.at<Vec3b>(y,x)[c] + beta );}}}

也可以采用opencv 提供的函数convertTo()

2.opencv convertTo()函数

函数原型：

    void convertTo( OutputArray m, int rtype, double alpha=1, double beta=0 ) const;

3.伽玛校正

    Mat lookUpTable(1, 256, CV_8U);uchar* p = lookUpTable.ptr();for( int i = 0; i < 256; ++i)p[i] = saturate_cast<uchar>(pow(i / 255.0, gamma_) * 255.0);Mat res = img.clone();LUT(img, lookUpTable, res);

4.效果演示

完整代码：

int alpha = 100;int beta = 0;int gamma_= 100;cv::Mat contrast_and_brightness;cv::Mat cbResult;void change_contrast_and_brightness(int ,void *){contrast_and_brightness.convertTo(cbResult, -1, alpha*0.01, beta);cv::Mat lookUpTable(1, 256, CV_8U);uchar* p = lookUpTable.ptr();for( int i = 0; i < 256; ++i)p[i] = cv::saturate_cast<uchar>(pow(i / 255.0, gamma_*0.01) * 255.0);LUT(cbResult, lookUpTable, cbResult);cv::imshow("结果",cbResult);}void test_contrast_and_brightness (){contrast_and_brightness;contrast_and_brightness = cv::imread("D:\\QtProject\\Opencv_Example\\contrast_and_brightness\\contrast_and_brightness.png", cv::IMREAD_COLOR);if (contrast_and_brightness.empty()) {cout << "Cannot load image" << endl;return;}cbResult = contrast_and_brightness.clone();cv::namedWindow("change_contrast_and_brightness", cv::WINDOW_NORMAL);cv::createTrackbar("alpha*0.01", "change_contrast_and_brightness", &alpha, 1000.0, change_contrast_and_brightness);cv::createTrackbar("beta", "change_contrast_and_brightness", &beta, 100.0, change_contrast_and_brightness);cv::createTrackbar("gamma*0.01", "change_contrast_and_brightness", &gamma_, 1000.0, change_contrast_and_brightness);}