OpenCV-图像明度

Posted 2021-09-19 翟天保Steven

作者：Steven
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实现原理

       颜色所具有的亮度和暗度被称为图像明度。计算明度的基准是灰度测试卡。黑色为0，白色为10。色彩可以分为有彩色和无彩色，但后者仍然存在着明度。作为有彩色，每种色各自的亮度、暗度在灰度测试卡上都具有相应的位置值。彩度高的色对明度有很大的影响，不太容易辨别。在明亮的地方鉴别色的明度比较容易的，在暗的地方就难以鉴别。

       明度调整可通过合成方式实现：若参数为正，则调整后的图像可以认为加了一层白色遮罩层，即原图像RGB数值×（1-alpha）+255*alpha；反之亦然，认为加了一层黑色遮罩层，即原图RGB*（1+alpha），其中alpha是负数。

       明度调整算法的具体实现流程如下：

       1.设置调整参数percent，取值为-100到100，类似PS中设置，归一化后为-1到1。

       2.针对图像所有像素点单个处理。当percent大于等于0时，加上白色遮罩，调整后的RGB三通道数值为：

       3.若percent小于0时，加上黑色遮罩，此时调整后的图像RGB三通道值为：

       至此，图像实现了明度的调整，算法逻辑参考xingyanxiao。C++实现代码如下。

功能函数代码

// 明度
cv::Mat Lightness(cv::Mat src, float percent)
{
	float alpha = percent / 100;
	alpha = max(-1.f, min(1.f, alpha));
	cv::Mat temp = src.clone();
	int row = src.rows;
	int col = src.cols;
	for (int i = 0; i < row; ++i)
	{
		uchar *t = temp.ptr<uchar>(i);
		uchar *s = src.ptr<uchar>(i);
		for (int j = 0; j < col; ++j)
		{
			uchar b = s[3 * j];
			uchar g = s[3 * j + 1];
			uchar r = s[3 * j + 2];
			if (alpha >= 0)
			{
				t[3 * j + 2] = static_cast<uchar>(r*(1 - alpha) + 255 * alpha);
				t[3 * j + 1] = static_cast<uchar>(g*(1 - alpha) + 255 * alpha);
				t[3 * j] = static_cast<uchar>(b*(1 - alpha) + 255 * alpha);
			}
			else
			{
				t[3 * j + 2] = static_cast<uchar>(r*(1 + alpha));
				t[3 * j + 1] = static_cast<uchar>(g*(1 + alpha));
				t[3 * j] = static_cast<uchar>(b*(1 + alpha));
			}
		}
	}
	return temp;
}

C++测试代码

#include <opencv2/opencv.hpp>
#include <iostream>
using namespace cv;
using namespace std;

cv::Mat Lightness(cv::Mat src, float percent);

int main()
{
	cv::Mat src = imread("1.jpg");
	cv::Mat result = Lightness(src, 50.f);
	imshow("original", src);
	imshow("result", result);
	waitKey(0);
	return 0;
}

// 明度
cv::Mat Lightness(cv::Mat src, float percent)
{
	float alpha = percent / 100;
	alpha = max(-1.f, min(1.f, alpha));
	cv::Mat temp = src.clone();
	int row = src.rows;
	int col = src.cols;
	for (int i = 0; i < row; ++i)
	{
		uchar *t = temp.ptr<uchar>(i);
		uchar *s = src.ptr<uchar>(i);
		for (int j = 0; j < col; ++j)
		{
			uchar b = s[3 * j];
			uchar g = s[3 * j + 1];
			uchar r = s[3 * j + 2];
			if (alpha >= 0)
			{
				t[3 * j + 2] = static_cast<uchar>(r*(1 - alpha) + 255 * alpha);
				t[3 * j + 1] = static_cast<uchar>(g*(1 - alpha) + 255 * alpha);
				t[3 * j] = static_cast<uchar>(b*(1 - alpha) + 255 * alpha);
			}
			else
			{
				t[3 * j + 2] = static_cast<uchar>(r*(1 + alpha));
				t[3 * j + 1] = static_cast<uchar>(g*(1 + alpha));
				t[3 * j] = static_cast<uchar>(b*(1 + alpha));
			}
		}
	}
	return temp;
}

测试效果

图1 原图

图2 参数为10的效果图

图3 参数为-10的效果图

       通过调整percent可以实现图像明度的调整。

       如果函数有什么可以改进完善的地方，非常欢迎大家指出，一同进步何乐而不为呢~

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