OpenCV（图像对比度增强：线性对比度拉伸）

目录

• 1. 图像对比度
• 2. 对比度调整的原理
• 3. 示例
• 4. 调整对比度的效果

1. 图像对比度

图像对比度是指图像中亮部和暗部之间的差异程度。对比度越高，亮区更亮，暗区更暗；对比度低时，亮区和暗区的差异不明显，图像显得平淡。

2. 对比度调整的原理

图像对比度可以通过线性变换实现，公式如下：

\[I_{out} = \alpha \cdot I_{in} + \beta \]

• \(I_{in}\) 是输入图像的像素值。
• \(I_{out}\) 是输出图像的像素值。
• \(\alpha\) 是对比度调整因子，通常大于1会增强对比度，介于0到1之间会降低对比度。
• \(\beta\) 是亮度调整因子，它的作用是整体调整图像亮度。

3. 示例

对RGB图像进行对比度调整。

#include <opencv2/opencv.hpp>
#include <iostream>

void adjustContrast(const cv::Mat& inputImage, cv::Mat& outputImage, double alpha, double beta) {
    // 创建输出图像，初始化为和输入图像相同大小和类型
    outputImage = cv::Mat::zeros(inputImage.size(), inputImage.type());

    // 遍历每个像素点，应用对比度和亮度调整
    for (int y = 0; y < inputImage.rows; y++) {
        for (int x = 0; x < inputImage.cols; x++) {
            for (int c = 0; c < inputImage.channels(); c++) {
                // 应用公式 I_out = alpha * I_in + beta
                outputImage.at<cv::Vec3b>(y, x)[c] = cv::saturate_cast<uchar>(
                    alpha * inputImage.at<cv::Vec3b>(y, x)[c] + beta
                );
            }
        }
    }
}

int main() {
    // 读取图像
    cv::Mat image = cv::imread("input_image.jpg");
    if (image.empty()) {
        std::cerr << "无法读取图像！" << std::endl;
        return -1;
    }

    // 调整参数：alpha 调整对比度，beta 调整亮度
    double alpha = 1.5; // 对比度因子
    double beta = 20;   // 亮度偏移量

    cv::Mat outputImage;
    adjustContrast(image, outputImage, alpha, beta);

    // 显示原始图像和调整后的图像
    cv::imshow("Original Image", image);
    cv::imshow("Contrast Adjusted Image", outputImage);

    // 保存输出图像
    cv::imwrite("output_image.jpg", outputImage);

    // 等待用户按键
    cv::waitKey(0);

    return 0;
}

代码说明：

1. adjustContrast函数： 该函数用于调整图像的对比度和亮度。遍历每个像素点，并对每个通道(RGB)应用公式：

   \[I_{out} = \alpha \cdot I_{in} + \beta \]

   其中，cv::saturate_cast<uchar>确保像素值在0到255之间。

2. 参数alpha和beta：

   • alpha（对比度因子）：大于1会增强对比度，0到1之间会降低对比度。
   • beta（亮度偏移量）：正值增加整体亮度，负值降低整体亮度。

3. cv::Mat::zeros()： 用于创建与输入图像相同尺寸和类型的空白图像。

4. 调整对比度的效果

• 如果你设置 alpha = 1.5，图像对比度会变得更高，亮的部分变得更亮，暗的部分变得更暗。
• 如果你设置 alpha = 0.5，图像的对比度会降低，亮暗之间的差异会减少。
• beta 的调整则控制整体亮度的升高或降低。