数字图像处理2011 02亮度对比度VIP

第二章第二章 亮度亮度 对比度处理对比度处理 一 亮度处理 直观结果 图像整体变亮 暗 原理 加大 减小 每个像素点的三基色值 计算式 V V 1 d V 调整后的颜色值 V 原颜色值 d 亮度调整系数 1 d 1 亮度处理编程 亮度处理是对各像素的各基色值独立进行处理 对当前颜色值的处理结果与其它颜色值无 关 因此 可对像素数据块中的各字节逐个进行处理 在写具体的处理程序之前 先明确已定义的全局变量 BYTE ImageData 图像数据块 int ImageSize 图像数据的字节数 int Width Height 图像的宽度和高度 int WidthBytes 每行字节数 程序如下 void ModifyLight float d int i v d 1 d for i 0 i255 v 255 ImageData i BYTE v 二 对比度处理 直观结果 亮处更亮 暗处更暗 原理 以亮度的中间值为基准 加大较大的颜色值 减小较小的颜色值 中间值的取法 固定取 127 取所有像素点各基色的平均值 计算公式 V 127 V 127 1 d V 调整后的颜色值 V 原颜色值 d 对比度调整系数 1 d 1 void ModifyContrast float d int i v d 1 d for i 0 i255 v 255 if v 0 v 0 ImageData i BYTE v 三 代码优化 处理对象的取值为 0 255 的整数 共 256 个可能的取值 因而可以预先算出对每个颜色值 的处理结果 形成一个表 数组 对每个像素的每个颜色值可直接通过查表得到处理结果 而不需要再逐个计算 称为查表法 采用查表法的亮度处理程序 void ModifyLight float d int i v d 1 d BYTE colMap 256 for i 0 i255 v 255 colMap i BYTE v for i 0 i ImageSize i ImageData i colMap ImageData i 查表法的前提 原颜色值的可能的取值数量有限 作业 写出采用查表法的对比度处理函数 作业 写出采用查表法的对比度处理函数 voidvoid ModifyContrast floatModifyContrast float d d 四 颜色映射图 亮度处理 对比度处理是对颜色数据的一种变换处理 其按照一定的规则将原颜色值变换 为新颜色值 一个具体的处理就构成了原颜色值到新颜色值之间的一种变换关系 也即映射关 系 这种映射关系可以在二维平面中用图形的形式表示出来 即形成了颜色映射图 映射关系图的表示方式为 原颜色值对应于 X 轴 处理后的值对应于 Y 轴 形成映射关系 坐标系 一个具体的处理就对应于坐标系中的一条曲线 一个 x 值在曲线上的 y 值 也就是相 应的原值处理得到的新值 如亮度加大 50 的处理对应的映射曲线如下 其中 45 度线为等值变换线 0 255 255 127 127 亮亮度度加加大大50 原值 新 值 对比度增加 50 的处理映射曲线如下 0 255 255 127 127 对对比比度度增增加加50 原值 新 值 对颜色值的任何处理都可以归结为这样一个映射问题 都可以在映射图中用一条线段表示 出来 反之 在映射图中任意画一条线也就对应着对颜色值的一种处理 因而 对颜色值的处理就不只局限于亮度和对比度处理 而还存在着其它很多处理方式 只是 亮度处理和对比度处理是有着直接含义的两种基本处理 其它的处理的含义往往都 是基于亮度和对比度来进行解释 按照映射线段的形态 其它的处理可分为两类 一是线性映射 其映射线段是直线 二是 非线性映射 其映射线段是曲线 五 任意线性映射 色阶处理 线性映射的映射线段是一条直线 直线可以由直线上的两个点来定义 映射坐标系中的一 个点由一对原值和新值构成 因而 给定两对原值和新值就可定义出任何一种线性映射 这种 处理方式在 PS 中称为色阶处理 问题 给定映射关系中的两对映射点 I1 O1 I2 O2 按这两个点构成线性映射关系进行颜 色值的处理 计算公式 bkVV 其中 11 12 12 kIOb II OO k 例 给定两个映射点 20 0 220 255 求线性映射的计算公式 k 255 220 20 255 200 1 275 b 0 1 275 20 0 25 5 25 5 则计算公式为 V 1 275 V 25 5 用该公式对颜色值 10 160 240 进行处理 V 10 1 275 10 25 5 12 75 0 V 100 1 275 160 25 5 178 5 179 V 240 1 275 240 25 5 306 25 5 280 5 255 查表法色阶处理程序 void ModifyLevels BYTE I1 BYTE O1 BYTE I2 BYTE O2 int i v float k float O2 O1 I2 I1 float b O1 k I1 BYTE colMap 256 for i 0 i255 v 255 if v 0 v 0 colMap i BYTE v for i 0 i ImageSize i ImageData i colMap ImageData i 作业 给定两个颜色映射点作业 给定两个颜色映射点 0 30 225 255 求线性映射处理的计算公式 求线性映射处理的计算公式 用所求得的公式求如下三个颜色的处理值 用所求得的公式求如下三个颜色的处理值 20 127 240 六 变换 一种非线性映射 是一种幂函数的变换 变换参数就是一个幂指数 计算公式 255 255 V V 伽马变换的特性 若 1 则变换曲线处于 45 度线之下 将使图像变量暗 主体部分对比度提高 如下图 1 作业 写出采用查表法的伽马变换函数 作业 写出采用查表法的伽马变换函数 voidvoid ModifyGamma floatModifyGamma float gma gma 七 图像的统计特征 亮度直方图 计算出图像中 0 255 的每个亮度值的像素点数 以 RGB 三色的平均值作为各点的亮度值 void CountDot DWORD dotNum int i j k v for i 0 i 256 i dotNum i 0 BYTE D ImageData for i 0 i Height i k i WidthBytes for j 0 j Widt