5：OpenCV—图像亮度、对比度变换_opencv 图像亮度

1.更改图像和视频的亮度

更改亮度

更改图像的亮度是常用的点操作。在此操作中，图像中每个像素的值应增加/减少一个常数。要更改视频的亮度，应对视频中的每一帧执行相同的操作。

如果要增加图像的亮度，则必须为图像中的每个像素添加一些正常量值。

new_image （i， j） = image（i， j） + c

如果要降低图像的亮度，则必须从图像中的每个像素中减去一些正常量值。

new_image （i， j） = 图像（i， j） - c

例如，说，这是您的原始图像。假设图像的数据类型是CV_8U（即 - 图像中的像素是 8 位无符号的。因此，图像中每个像素的有效值范围应为 0 - 255。

假设您想将原始图像的亮度提高 60。因此，您应该为原始图像中的每个像素添加 60。您必须通过在原始图像上加 60 来确保输出图像中的像素值不应超过允许的最大限制。如果超过最大限制，则必须分配最大值而不是正确的值。

这是亮度增加60的输出图像。您可能已经注意到，（3， 1） 位置的像素值为 255，尽管在 200 上加上 60 后，它应该是 260。这是因为此图像的最大允许像素值为 255。

假设您想将原始图像的亮度降低 20。因此，您应该从原始图像中的每个像素中减去 20。您必须确保从原始图像中减去 20 后，输出图像中的像素值不应低于允许的最小限制。如果它低于最小限制，则必须分配最小值而不是正确的值。

这是亮度降低20的输出图像。您可能已经注意到 （0， 0） 位置的像素值为 0，尽管从 8 中减去 20 后它应该是 -12。这是因为具有无符号数据类型的图像的最小允许像素值为 0。

使用 OpenCV 更改图像的亮度

需要在QT中配置包含路径及类库路径

12INCLUDEPATH += D:\\Application\\opencvdev\\opencv3.4.6\\rebuild_for_qt\\install\\includeLIBS += D:\\Application\\opencvdev\\opencv3.4.6\\rebuild_for_qt\\lib\\libopencv_*.a

将上述代码片段复制并粘贴到 IDE 中并运行它。

#include #include using namespace std;using namespace cv;int main(int argc, char *argv[]){ QCoreApplication a(argc, argv); // 读取图像 String rootDir = \"D:/Gerry/project/opencvproj/singleandslot/OpenCV-2/ImageAndVideoHandle/resources/lena.png\"; Mat image = imread(rootDir); // 对图片进行亮度增强 Mat imageBright50; image.convertTo(imageBright50, -1, 1, 50); Mat imageBright100; image.convertTo(imageBright100, -1, 1, 100); // 对图像进行亮度减少 Mat imageDark50; image.convertTo(imageDark50, -1, 1, -50); Mat imageDark100; image.convertTo(imageDark100, -1, 1, -100); // 定义窗口标题 String OriginWind = \"原图像\"; String Bright50Wind = \"增亮50\"; String Bright100Wind = \"增亮100\"; String Dark50Wind = \"减少亮度50\"; String Dark100Wind = \"减少亮度100\"; // 创建四个窗体 namedWindow(OriginWind, WINDOW_NORMAL); namedWindow(Bright50Wind, WINDOW_NORMAL); namedWindow(Bright100Wind, WINDOW_NORMAL); namedWindow(Dark50Wind, WINDOW_NORMAL); namedWindow(Dark100Wind, WINDOW_NORMAL); // 分别在四个窗口中显示出来完成的图像 imshow(OriginWind, image); imshow(Bright50Wind, imageBright50); imshow(Bright100Wind, imageBright100); imshow(Dark50Wind, imageDark50); imshow(Dark100Wind, imageDark100); waitKey(0); destroyAllWindows(); return a.exec();}

解释

让我们逐行浏览上面的示例。

// Read the image fileMat image = imread(\"D:/My OpenCV Website/My Guitar.jpg\");// Check for failureif (image.empty()){ cout << \"Could not open or find the image\" << endl; cin.get(); //wait for any key press return -1;}

此代码段从指定文件加载图像。如果加载图像失败，程序将退出。

上面的代码段将像素值增加指定的量，并将其存储在给定的输出图像中。如果指定的值为正，则输出图像的亮度将增加。如果指定的值为负，则输出图像的亮度将降低。

Mat imageBrighnessHigh50;image.convertTo(imageBrighnessHigh50, -1, 1, 50); //increase the brightness by 50Mat imageBrighnessHigh100;image.convertTo(imageBrighnessHigh100, -1, 1, 100); //increase the brightness by 100Mat imageBrighnessLow50;image.convertTo(imageBrighnessLow50, -1, 1, -50); //decrease the brightness by 50Mat imageBrighnessLow100;image.convertTo(imageBrighnessLow100, -1, 1, -100); //decrease the brightness by 100

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

此函数将每个像素值转换为目标数据类型，并按照以下公式更改值。

pixel_value_of_output_image（x， y） = pixel_value_of_input_image（x， y） * alpha + beta;

1. m - 输出图像。如果需要，将重新分配此数据结构。
2. rtype - 输出图像的类型。如果 rtype 为负值，则输出图像的类型将与输入图像的类型相同。
3. alpha - 在分配给输出图像之前，输入图像中的每个像素将乘以此数字。
4. beta - 此值将添加到输入图像中的每个像素并分配给输出图像。

//Defining window names for above imagesString windowNameOriginalImage = \"Original Image\";String windowNameBrightnessHigh50 = \"Brightness Increased by 50\";String windowNameWithBrightnessHigh100 = \"Brightness Increased by 100\";String windowNameBrightnessLow50 = \"Brightness Decreased by 50\";String windowNameBrightnessLow100 = \"Brightness Decreased by 100\";//Create and open windows for above imagesnamedWindow(windowNameOriginalImage, WINDOW_NORMAL);namedWindow(windowNameBrightnessHigh50, WINDOW_NORMAL);namedWindow(windowNameWithBrightnessHigh100, WINDOW_NORMAL);namedWindow(windowNameBrightnessLow50, WINDOW_NORMAL);namedWindow(windowNameBrightnessLow100, WINDOW_NORMAL);//Show above images inside the created windows.imshow(windowNameOriginalImage, image);imshow(windowNameBrightnessHigh50, imageBrighnessHigh50);imshow(windowNameWithBrightnessHigh100, imageBrighnessHigh100);imshow(windowNameBrightnessLow50, imageBrighnessLow50);imshow(windowNameBrightnessLow100, imageBrighnessLow100);

上面的代码片段将创建窗口并在其中显示图像。

上面的代码段将等待，直到按下任何键。按键后，所有创建的窗口将被销毁。

123waitKey(0); // Wait for any key strokedestroyAllWindows(); //destroy all open windows

使用 OpenCV 更改视频的亮度

#include #include using namespace std;using namespace cv;int main(int argc, char *argv[]){ QCoreApplication a(argc, argv); // 读取图像 String VideoDir = \"D:/Gerry/project/opencvproj/singleandslot/OpenCV-2/ImageAndVideoHandle/resources/点云应用.mp4\"; // 打开视频文件并进行数据读取 VideoCapture cap(VideoDir); // 定义窗口标题 String OriginWind = \"原视频\"; String Bright50Wind = \"增亮50\"; String Bright100Wind = \"增亮100\"; String Dark50Wind = \"减少亮度50\"; String Dark100Wind = \"减少亮度100\"; // 创建四个窗体 namedWindow(OriginWind, WINDOW_NORMAL); namedWindow(Bright50Wind, WINDOW_NORMAL); namedWindow(Bright100Wind, WINDOW_NORMAL); namedWindow(Dark50Wind, WINDOW_NORMAL); namedWindow(Dark100Wind, WINDOW_NORMAL); while(true) { // 可以把视频中每一帧看成一张图像来进行处理 Mat frame; // 通过视频捕获对象来获取每一帧 cap.read(frame); // 对图片进行亮度增强 Mat imageBright50; frame.convertTo(imageBright50, -1, 1, 50); Mat imageBright100; frame.convertTo(imageBright100, -1, 1, 100); // 对图像进行亮度减少 Mat imageDark50; frame.convertTo(imageDark50, -1, 1, -50); Mat imageDark100; frame.convertTo(imageDark100, -1, 1, -100); // 分别在四个窗口中显示出来完成的图像 imshow(OriginWind, frame); imshow(Bright50Wind, imageBright50); imshow(Bright100Wind, imageBright100); imshow(Dark50Wind, imageDark50); imshow(Dark100Wind, imageDark100); if (waitKey(10) == 27) { cout << \"ESC退出程序\"; break; } } destroyAllWindows(); return a.exec();}

2.更改图像和视频的对比度

更改图像的对比度也是一种常用的点操作。在此操作中，图像中每个像素的值应乘以不等于 1 的正常数。要更改视频的对比度，应对视频中的每个帧执行相同的操作。为了增加图像的对比度，图像中的每个像素都应乘以大于1的正常数。

new_image （i， j） = image（i， j） * c (c > 1)

为了降低图像的对比度，图像中的每个像素都应乘以小于该常数的正常数。

new_image （i， j） = image（i， j） * c (0 < c < 1)

例如，说，这是您的原始图像。假设图像的数据类型为 CV_8U.（即 - 图像中的像素是 8 位无符号的。请参阅 OpenCV C++ API 了解更多信息。因此，图像中每个像素的有效值范围应为 0 - 255。

假设您想将原始图像的对比度提高 2 倍。因此，您应该将原始图像中的每个像素乘以 2。必须确保输出图像中的像素值在乘法后不应超过允许的最大限制。如果超过最大限制，则必须分配最大值而不是正确的值。

这是对比度增加 2 倍的图像。您可能已经注意到 （0， 0） 位置的像素值为 255，尽管将 288 乘以 144 后它应该是 2。这是因为此图像的最大允许像素值为 255。

比如说，你想将原始图像的对比度减半。因此，您应该将原始图像中的每个像素乘以 0.5。这是对比度降低的图像。

使用 OpenCV 更改图像的对比度

#include #include using namespace std;using namespace cv;int main(int argc, char *argv[]){ QCoreApplication a(argc, argv); // 从文件读取到对象中 String rootDir = \"D:/Gerry/project/opencvproj/singleandslot/OpenCV-2/ImageAndVideoHandle/resources/lena.png\"; Mat image = imread(rootDir); // 增加图像对比度 Mat constrast2; image.convertTo(constrast2, -1, 2, 0); Mat constrast4; image.convertTo(constrast4, -1, 4, 0); // 减少图形对比度 Mat constrastLow_0_5; image.convertTo(constrastLow_0_5, -1, 0.5, 0); Mat constrastLow_0_2_5; image.convertTo(constrastLow_0_2_5, -1, 0.25, 0); // 定义窗口标题 String OriginWind = \"原图像\"; String Bright50Wind = \"增加2倍\"; String Bright100Wind = \"增加4倍\"; String Dark50Wind = \"减少0.5倍\"; String Dark100Wind = \"减少0.25倍\"; // 创建四个窗体 namedWindow(OriginWind, WINDOW_NORMAL); namedWindow(Bright50Wind, WINDOW_NORMAL); namedWindow(Bright100Wind, WINDOW_NORMAL); namedWindow(Dark50Wind, WINDOW_NORMAL); namedWindow(Dark100Wind, WINDOW_NORMAL); // 分别在四个窗口中显示出来完成的图像 imshow(OriginWind, image); imshow(Bright50Wind, constrast2); imshow(Bright100Wind, constrast4); imshow(Dark50Wind, constrastLow_0_5); imshow(Dark100Wind, constrastLow_0_2_5); waitKey(0); destroyAllWindows(); return a.exec();}

代码解释

// Read the image fileMat image = imread(\"D:/My OpenCV Website/Christmas.jpg\");// Check for failureif (image.empty()){ cout << \"Could not open or find the image\" << endl; cin.get(); //wait for any key press return -1;}

此代码段从指定文件加载图像。如果加载图像失败，程序将退出。

上面的代码段将像素值乘以指定的量，并将其存储在给定的输出图像中。如果指定的值大于 1，则输出图像的对比度将增加。如果指定的值小于 1，则输出图像的对比度将降低。

Mat imageContrastHigh2;image.convertTo(imageContrastHigh2, -1, 2, 0); //increase the contrast by 2Mat imageContrastHigh4;image.convertTo(imageContrastHigh4, -1, 4, 0); //increase the contrast by 4Mat imageContrastLow0_5;image.convertTo(imageContrastLow0_5, -1, 0.5, 0); //decrease the contrast by 0.5Mat imageContrastLow0_25;image.convertTo(imageContrastLow0_25, -1, 0.25, 0); //decrease the contrast by 0.25

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

此函数将每个像素值转换为目标数据类型，并按照以下公式更改值。

pixel_value_of_output_image（x， y） = pixel_value_of_input_image（x， y） * alpha + beta;

1. m - 输出图像。如果需要，将重新分配此数据结构。
2. rtype - 输出图像的类型。如果 rtype 为负值，则输出图像的类型将与输入图像的类型相同。
3. alpha - 在分配给输出图像之前，输入图像中的每个像素将乘以此数字。
4. beta - 此值将添加到输入图像中的每个像素并分配给输出图像。

//Defining window names for above imagesString windowNameOriginalImage = \"Original Image\";String windowNameContrastHigh2 = \"Contrast Increased by 2\";String windowNameContrastHigh4 = \"Contrast Increased by 4\";String windowNameContrastLow0_5 = \"Contrast Decreased by 0.5\";String windowNameContrastLow0_25 = \"Contrast Decreased by 0.25\";//Create and open windows for above imagesnamedWindow(windowNameOriginalImage, WINDOW_NORMAL);namedWindow(windowNameContrastHigh2, WINDOW_NORMAL);namedWindow(windowNameContrastHigh4, WINDOW_NORMAL);namedWindow(windowNameContrastLow0_5, WINDOW_NORMAL);namedWindow(windowNameContrastLow0_25, WINDOW_NORMAL);//Show above images inside the created windows.imshow(windowNameOriginalImage, image);imshow(windowNameContrastHigh2, imageContrastHigh2);imshow(windowNameContrastHigh4, imageContrastHigh4);imshow(windowNameContrastLow0_5, imageContrastLow0_5);imshow(windowNameContrastLow0_25, imageContrastLow0_25);

上面的代码片段将创建窗口并在其中显示图像。由于窗口是通过传递标志WINDOW_NORMAL创建的，因此可以自由调整窗口大小。

上面的代码段将等待，直到按下任何键。按键后，所有创建的窗口将被销毁。

12waitKey(0); // Wait for any key strokedestroyAllWindows(); //destroy all open windows

使用 OpenCV 更改视频的对比度

#include #include using namespace std;using namespace cv;int main(int argc, char *argv[]){ QCoreApplication a(argc, argv); String VideoDir = \"D:/Gerry/project/opencvproj/singleandslot/OpenCV-2/ImageAndVideoHandle/resources/点云应用.mp4\"; // 打开视频文件并进行数据读取 VideoCapture cap(VideoDir); // 定义窗口标题 String OriginWind = \"原视频\"; String Bright50Wind = \"增加2倍对比度\"; String Bright100Wind = \"增加4倍对比度\"; String Dark50Wind = \"减少0.5倍对比度\"; String Dark100Wind = \"减少0.25倍对比度\"; // 创建四个窗体 namedWindow(OriginWind, WINDOW_NORMAL); namedWindow(Bright50Wind, WINDOW_NORMAL); namedWindow(Bright100Wind, WINDOW_NORMAL); namedWindow(Dark50Wind, WINDOW_NORMAL); namedWindow(Dark100Wind, WINDOW_NORMAL); while(true) { // 可以把视频中每一帧看成一张图像来进行处理 Mat frame; // 通过视频捕获对象来获取每一帧 cap.read(frame); // 对图片进行对比度增强 Mat imageConstrast2; frame.convertTo(imageConstrast2, -1, 2, 0); Mat imageConstrast4; frame.convertTo(imageConstrast4, -1, 4, 0); // 对图像进行对比度减少 Mat imageDark0_5; frame.convertTo(imageDark0_5, -1, 0.5, 0); Mat imageDark0_2_5; frame.convertTo(imageDark0_2_5, -1, 0.25, 0); // 分别在四个窗口中显示出来完成的图像 imshow(OriginWind, frame); imshow(Bright50Wind, imageConstrast2); imshow(Bright100Wind, imageConstrast4); imshow(Dark50Wind, imageDark0_5); imshow(Dark100Wind, imageDark0_2_5); if (waitKey(10) == 27) { cout << \"ESC退出程序\"; break; } } destroyAllWindows(); return a.exec();}