图像对比度、亮度值调整（OpenCV4）

理论依据

　　首先引入点操作这个概念：仅根据输入像素值来计算相应的输出像素值。这类算子包括亮度（brightness）和对比度（contract）调整、颜色矫正（colorcorrection）和变换（transformation）。算子的一般形式：g(x)=h(f(x))或者g(x)=h(f₀(x)......f_n(x))。其中常用的点操作是乘上一个常数（对应对比度的调节）以及加上一个常数（对应亮度值的调节）。公式：g(x)=a*f(x)+b。其中f(x)表示原图像像素，参数g(x)表示输出图像像素，参数a（需要满足a>0）被称为增益（gain），常常被用来控制退选哪个的对比度。参数b通常被称为偏置（bias），常常用来控制退选哪个的亮度。改写公式：g(i,j)=a*f(i,j)+b。

访问像素

• 使用：image.at<Vec3b>(y,x)[c]访问退选哪个的每一个像素，其中y是像素所在的行，x是像素所在的列，c是R/G/B（对应0,1,2）其中之一。
• 运算结果可能超出像素的取值范围，还可能是非整数。需要特别处理。
• 这里的a是对比度，一版为了观察效果，它的取值范围为0.0到3.0的浮点值。

// 三个for循环，执行运算 new_image(i,j)=a*image(i,j)+b
for(int y=0; y<image.rows; y++)
{
     for(int x=0; x<image.cols; x++)
     {
          for(int c=0; c<3; c++)
          {
                new_image.at<Vec3b>(y,x)[c]=saturate_case<uchar>((g_nContrasValue*0.01)*(image.at<Vec3b>(y,x)[c])+g_nBrightValue);
          }
     }           
}                            

　　综合示例如下：

#include <opencv2/core/core.hpp>
#include <opencv2/highgui/highgui.hpp>
#include "opencv2/imgproc/imgproc.hpp"
#include <iostream>

using namespace std;
using namespace cv;

static void ContrastAndBright(int, void*);

int g_nContrastValue; //对比度值
int g_nBrightValue;  //亮度值
Mat g_srcImage, g_dstImage;

int main()
{
    //改变控制台前景色和背景色
    // system("color 2F");
    // 读入用户提供的图像
    g_srcImage = imread("1.jpg");
    if (!g_srcImage.data) { printf("读取g_srcImage图片错误~！ \n"); return false; }
    g_dstImage = Mat::zeros(g_srcImage.size(), g_srcImage.type());

    //设定对比度和亮度的初值
    g_nContrastValue = 80;
    g_nBrightValue = 80;

    //创建窗口
    namedWindow("【效果图窗口】", 1);

    //创建轨迹条
    createTrackbar("对比度：", "【效果图窗口】", &g_nContrastValue, 300, ContrastAndBright);
    createTrackbar("亮   度：", "【效果图窗口】", &g_nBrightValue, 200, ContrastAndBright);

    //调用回调函数
    ContrastAndBright(g_nContrastValue, 0);
    ContrastAndBright(g_nBrightValue, 0);

    //输出一些帮助信息
    cout << endl << "\t运行成功，请调整滚动条观察图像效果\n\n"
        << "\t按下“q”键时，程序退出\n";

    //按下“q”键时，程序退出
    while (char(waitKey(1)) != 'q') {}
    return 0;
}


//-----------------------------【ContrastAndBright( )函数】------------------------------------
//    描述：改变图像对比度和亮度值的回调函数
//-----------------------------------------------------------------------------------------------
static void ContrastAndBright(int, void*)
{

    // 创建窗口
    namedWindow("【原始图窗口】", 1);

    // 三个for循环，执行运算 g_dstImage(i,j) = a*g_srcImage(i,j) + b
    for (int y = 0; y < g_srcImage.rows; y++)
    {
        for (int x = 0; x < g_srcImage.cols; x++)
        {
            for (int c = 0; c < 3; c++)
            {
                g_dstImage.at<Vec3b>(y, x)[c] = saturate_cast<uchar>((g_nContrastValue * 0.01) * (g_srcImage.at<Vec3b>(y, x)[c]) + g_nBrightValue);
            }
        }
    }

    // 显示图像
    imshow("【原始图窗口】", g_srcImage);
    imshow("【效果图窗口】", g_dstImage);
}

　　运行示例：