图像处理之亮度与对比度

处理图像经常会对图像色彩进行增强，这就是改变图像的亮度和对比度。本章基于opencv对图像的亮度和对比度进行处理操作。其实，这是对图像的每一个像素点进行相应的操作。

上面这个公式可以很好的解释对图像的亮度和对比度操作的原理，第一个参数α必须是大于零，不然则基本上没有意义了。α能代表什么呢？α能使图像像素成倍数的增长或降低（α<1），改变了是图像的对比度，因为使图像的差值变化了。那么β作何解释呢？β可为负，也可为正，那么任何一个像素都在(0, 255)之间，加上一个值或减去一个值则会使这个像素点变大或变小，其实就是向白色或向黑色靠近(0为黑，255为白)，所以改变的是图像的亮度。

接下来我们用代码演示：

（一）基于Python语言——演示灰色图像的比色度和反差

import cv2import matplotlib.pyplot as plt# 反差与对比度input_image = cv2.imread("Peppers.jpg")output_gray = cv2.cvtColor(input_image, cv2.COLOR_BGR2GRAY)output_min_gray = cv2.cvtColor(input_image, cv2.COLOR_BGR2GRAY)output_max_gray = cv2.cvtColor(input_image, cv2.COLOR_BGR2GRAY)# 反差图像，cv2.bitwise_not()函数相当于用255减去每一个像素。output_contrast_image = cv2.bitwise_not(input_image)for i in xrange(input_image.shape[0]):    for j in xrange(input_image.shape[1]):        b = input_image[i, j, 0]        g = input_image[i, j, 1]        r = input_image[i, j, 2]        output_min_gray[i, j] = min(b, min(g, r))        output_max_gray[i, j] = max(b, min(g, r))output_image = [output_gray, output_min_gray, output_max_gray, output_contrast_image]output_titles = ["output_gray", "output_min_gray", "output_max_gray", "output_contrast_image"]for i in xrange(4):    plt.subplot(2, 2, (i+1))    plt.imshow(output_image[i], "gray")    plt.title(output_titles[i])    plt.xticks([]), plt.yticks([])plt.savefig("contrast_gray")

（二）基于C++语言——演示图像的亮度

#include <opencv2/opencv.hpp>#include <iostream>using namespace cv;int main(int argc, char* argv) {Mat src, dst;src = imread("test.jpg");if (src.empty()) {printf("Could not load image...\n");return -1;}char input_win[] = "input image";namedWindow(input_win, CV_WINDOW_AUTOSIZE);imshow("input window", src);int height = src.rows;int width = src.cols;dst = Mat::zeros(src.size(), src.type());        float alpha = 0.8;float beta = -20;for (int row = 0; row < height; row++) {for (int col = 0; col < width; col++) {float b = src.at<Vec3b>(row, col)[0];float g = src.at<Vec3b>(row, col)[1];float r = src.at<Vec3b>(row, col)[2];// saturate_cast 函数确保像素值在0到255之间。dst.at<Vec3b>(row, col)[0] = saturate_cast<uchar>(b*alpha + beta);dst.at<Vec3b>(row, col)[1] = saturate_cast<uchar>(g*alpha + beta);dst.at<Vec3b>(row, col)[2] = saturate_cast<uchar>(r*alpha + beta);}}char output_title[] = "contrast and brightness change demo";namedWindow(output_title, CV_WINDOW_AUTOSIZE);imshow(output_title, dst);waitKey(0);return 0;}