图像水平调整算法

Question

我需要在C ++算法中实现用于调整图像级别的功能，该功能类似于Photoshop或GIMP中的“级别”功能。即输入是：要调整的彩色RGB图像，点，黑点，中间点，从/到值的输出。但是我还没有找到有关如何执行此调整的任何信息。可能有人向我推荐算法描述或要学习的材料。

到目前为止，我自己想出了以下代码，但是它并没有给出预期的结果，类似于我在GIMP中看到的那样，图像变得太亮。以下是我当前的代码片段：

const int normalBlackPoint = 0;
const int normalMidtonePoint = 127;
const int normalWhitePoint = 255;
const double normalLowRange = normalMidtonePoint - normalBlackPoint + 1;
const double normalHighRange = normalWhitePoint - normalMidtonePoint;

int blackPoint = 53;
int midtonePoint = 110;
int whitePoint = 168;
int outputFrom = 0;
int outputTo = 255;

double outputRange = outputTo - outputFrom + 1;
double lowRange = midtonePoint - blackPoint + 1;
double highRange = whitePoint - midtonePoint;
double fullRange = whitePoint - blackPoint + 1;
double lowPart = lowRange / fullRange; 
double highPart = highRange / fullRange; 

int dim(256);
cv::Mat lut(1, &dim, CV_8U);
for(int i = 0; i < 256; ++i)
{
    double p = i > normalMidtonePoint
        ? (static_cast<double>(i - normalMidtonePoint) / normalHighRange) * highRange * highPart + lowPart
        : (static_cast<double>(i + 1) / normalLowRange) * lowRange * lowPart;
    int v = static_cast<int>(outputRange * p ) + outputFrom - 1;
    if(v < 0) v = 0;
    else if(v > 255) v = 255;
    lut.at<uchar>(i) = v;
}


....

    cv::Mat sourceImage = cv::imread(inputFileName, CV_LOAD_IMAGE_COLOR);
    if(!sourceImage.data)
    {
        std::cerr << "Error: couldn't load image " << inputFileName << "." << std::endl;
        continue;
    }


#if 0       
    const int forwardConversion = CV_BGR2YUV;
    const int reverseConversion = CV_YUV2BGR;
#else
    const int forwardConversion = CV_BGR2Lab;
    const int reverseConversion = CV_Lab2BGR;
#endif

    cv::Mat convertedImage;
    cv::cvtColor(sourceImage, convertedImage, forwardConversion);

    // Extract the L channel
    std::vector<cv::Mat> convertedPlanes(3);
    cv::split(convertedImage, convertedPlanes);

    cv::LUT(convertedPlanes[0], lut, convertedPlanes[0]);

    //dst.copyTo(convertedPlanes[0]);
    cv::merge(convertedPlanes, convertedImage);

    cv::Mat resImage;
    cv::cvtColor(convertedImage, resImage, reverseConversion);
    cv::imwrite(outputFileName, resImage);

Answer 1

用于Photoshop色阶调整的伪代码

首先，计算用于中间调的伽玛校正值（如果需要）。以下内容大致模拟了Photoshop的技术，该技术将伽玛9.99-1.00应用于中间色调值0-128，将1.00-0.01应用于128-255。

应用伽玛校正：

Gamma = 1
MidtoneNormal = Midtones / 255
If Midtones < 128 Then
    MidtoneNormal = MidtoneNormal * 2
    Gamma = 1 + ( 9 * ( 1 - MidtoneNormal ) )
    Gamma = Min( Gamma, 9.99 )
Else If Midtones > 128 Then
    MidtoneNormal = ( MidtoneNormal * 2 ) - 1
    Gamma = 1 - MidtoneNormal
    Gamma = Max( Gamma, 0.01 )
End If
GammaCorrection = 1 / Gamma

然后，对于每个像素的每个通道值R，G，B（0-255），依次执行以下操作。

应用输入级别：

ChannelValue = 255 * ( ( ChannelValue - ShadowValue ) / 
    ( HighlightValue - ShadowValue ) )

应用中间调：

If Midtones <> 128 Then
    ChannelValue = 255 * ( Pow( ( ChannelValue / 255 ), GammaCorrection ) )
End If

应用输出级别：

ChannelValue = ( ChannelValue / 255 ) *
    ( OutHighlightValue - OutShadowValue ) + OutShadowValue

哪里：

• 所有通道和调整参数值均为整数，包括0-255
• Shadow / Midtone / HighlightValue是输入调整值（默认值0、128、255）
• OutShadow / HighlightValue是输出调整值（默认值为0、255）
• 您应该优化事物，并确保将值限制在范围内（例如每个通道的0-255）

为了更精确地模拟Photoshop，如果Midtones <128，则可以使用非线性插值曲线。默认情况下，Photoshop还会切除最暗和最亮值的0.1％。